随着现代科学技术水平的提高，控制系统的自动化规模和复杂程度也迅速增长。人们对现代化生产系统运行可靠性和安全性越来越高的要求是故障诊断技术产生并迅速发展的原因。在实际工程实践中，如果系统一旦发生故障，那么它带来的经济损失是难以估量的，而故障估计可以及时并准确地对系统故障大小和形状进行有效描述，因此通过故障估计来进一步地为故障诊断提供定量的故障信息就显得尤为重要。另外一方面，由于T-S模糊模型能够以任意精度逼近非线性系统，近些年来基于T-S模型对非线性系统故障估计问题进行分析和综合的研究得到了广泛的关注，但是由于故障估计本身定量分析难度大，技术方法匮乏，同时系统还会受到诸如时滞现象，外界扰动以及系统不确定性因素的影响，使得故障估计器的设计仍有许多的问题尚待进一步解决。比如，对于带有区间时变时滞、随机时滞、模态依赖时滞等约束条件的T-S模糊系统而言，在外界扰动存在的情况下，仍然缺乏对系统故障进行有效估计的鲁棒故障估计方法。
　　本文在已有工作的基础上，对几种不同类型的时滞T-S模糊系统的故障估计问题进行了研究。采取迭代形式的观测器设计方法，解决了一类区间状态时滞T-S模糊系统的鲁棒故障估计及容错控制问题。同时，对于前件变量不可测的一类随机状态时滞T-S模糊系统，基于迭代和自适应的方法研究了执行器故障观测器及输出反馈容错控制器的设计问题。针对一类带有时变状态时滞的T-S模糊系统，给出了新的保守性降低的鲁棒故障估计方法。对一类广义状态时滞T-S模糊系统，提出了能够保证系统容许性且可以对执行器故障进行估计的鲁棒故障观测器设计方法。针对具有模态依赖状态时滞的模糊马尔可夫跳变系统，设计了针对执行器故障进行估计的鲁棒自适应估计方法。文中的一些结论被应用到推车倒立摆模型，卡车拖车系统模型以及单键机械臂模型的故障估计问题中，通过仿真实例验证了所提方法的有效性。本文的主要内容如下:
　　1、基于迭代学习及时滞区间分解方法，对一类受到外部扰动影响的区间状态时滞T-S模糊系统的故障估计和容错控制问题进行研究。首先利用改进的时滞区间分解方法，设计了一种新的迭代故障估计观测器来实现对系统执行器故障的估计。其次，根据在线所得的故障估计信息，通过设计模糊动态输出反馈控制器来补偿执行器故障对系统性能的影响，在保证闭环系统渐近稳定的同时可以满足给定的H∞性能指标。而且，所有得到的故障估计观测器及容错控制器的存在条件均由线性矩阵不等式的形式给出且具有更低的保守性。最后通过数值例子比较及仿真说明了方法的优越性和有效性。
　　2、在规则前件变量不可测的情况下，研究了一类带有随机状态时滞T-S模糊系统的两种不同鲁棒故障估计方法以及容错控制问题。首先通过将不可测前件变量和执行器故障视为系统扰动信号，提出了基于迭代方法和自适应方法的两种不同鲁棒故障估计观测器的设计方案并给出观测器存在线性矩阵不等式形式的充分条件。其次，利用不确定系统方法，设计了前件变量不可测的随机时滞输出反馈容错控制器对执行器故障产生的影响进行在线补偿，使得闭环系统渐近稳定的同时可以满足给定的H∞性能指标。最后，利用仿真例子说明了方法的有效性。
　　3、针对一类具有时变状态时滞T-S模糊非线性系统的鲁棒故障估计问题进行研究。在考虑H∞性能指标的情况下，通过构建模糊增广误差系统来设计故障估计观测器以提高对系统执行器和传感器故障的同时快速估计。基于李雅普诺夫函数法和改进的自由权矩阵方法，所设计的故障估计观测器能够很好地描述系统故障的大小和形状，同时通过线性矩阵不等式给出了此类故障观测器能够存在且保守性降低的充分条件。最后，通过三个例子说明了给出方法的有效性。
　　4、研究了一类具有广义区间状态时滞T-S模糊系统的鲁棒故障估计问题。首先，基于改进的时滞区间分解方法，对具有区间时滞和线性分式不确定性的广义模糊系统的容许性进行分析，给出系统正则，无脉冲且稳定的判定条件。其次，通过将系统故障视为辅助的扰动向量并构建适当的模糊增广系统，得到了能够保证误差动态系统容许性且同时对系统执行器故障和传感器故障进行估计的故障观测器线性矩阵不等式形式的存在准则。最后，通过数值例子和仿真实例验证了提出方法的优越性和有效性。
　　5、针对一类具有模态依赖状态时滞及范数有界扰动的T-S模糊马尔可夫跳变系统的执行器故障估计问题进行研究。基于给出的快速自适应估计算法，通过构建含有两种不同马尔可夫随机过程的李雅普诺夫函数，给出了改进的模态依赖故障估计器的存在准则。该准则使得误差动态系统在满足给定的H∞性能指标的情况下能够随机稳定，并且同时降低了设计过程的保守性。最后，给出两个数值例子的仿真说明了方法的有效性。
　　最后对全文所做的工作进行了总结，并指明了下一步研究的方向。