高速磁浮列车作为一种设计时速超过500公里的地面交通运输工具，主要用于解决大城市间快速交通运输问题。悬浮系统是高速磁浮列车的核心关键系统，其性能好坏直接影响到高速磁浮列车的安全可靠运行。在电磁悬浮型高速磁浮列车悬浮系统结构基础上，国防科技大学提出了一种新型的永磁电磁混合悬浮型高速磁浮列车悬浮系统结构，具有悬浮能耗低、承载能力强、电磁铁不易发热等优点。本文以永磁电磁混合型高速磁浮列车为背景，以基于搭接结构的悬浮控制系统为研究对象，对搭接结构悬浮系统的故障诊断与容错控制问题展开研究。在建立系统模型并设计标称控制器的基础上，分析研究了悬浮系统故障影响以及永磁电磁混合悬浮系统的故障特点。利用控制器参数化理论，提出了针对高速磁浮列车悬浮系统的故障诊断与分级容错控制设计方案。结合悬浮系统机理模型与输入输出数据，提出了一种基于残差与数据联合驱动的悬浮系统故障诊断方法。针对悬浮系统的微小故障，提出了基于在线更新控制参数的容错控制策略。针对悬浮系统的严重故障，采用了基于信号重构与基于控制律切换策略的主动容错控制方法。本文主要成果和创新如下：
　　（1）针对永磁电磁混合悬浮型高速磁浮列车悬浮系统，以搭接结构为基本单元，进行了系统建模和分析，并设计了标称控制器。对典型故障下的悬浮系统控制问题进行了仿真分析，对比分析了永磁电磁混合悬浮系统与常导电磁悬浮系统在相同故障条件下的悬浮性能，针对搭接结构中的单悬浮器失效故障问题，分析了故障点的电磁铁中剩余永磁体对于对应搭接结构内相邻悬浮控制器的性能影响问题。
　　（2）分析了利用Youla参数化原理的不同实现形式进行容错控制器设计的优缺点，并对不同的容错控制器设计方法在高速磁浮列车悬浮系统中的适用性进行了分析。结合悬浮系统的特点以及各类型故障的影响，提出了针对不同故障类型的故障诊断与分级容错控制集成方案。在建立残差产生器基础上，将磁浮列车悬浮系统的故障诊断与容错控制置于统一框架下，通过对残差值的不同处理，完成故障诊断与容错控制的集成实现。
　　（3）建立了残差产生器模型，给出了基于系统输入输出数据的残差产生器辨识方法。结合残差的统计分布规律来实现故障检测，采用基于幅值/角度的方法实现了故障隔离。在此基础上，提出了一种利用非预期故障诊断理论对悬浮系统故障隔离结果进行二次确认的方法，提高了故障隔离结果的可靠性；利用主元分析方法将故障向量映射到三维可视空间，使故障诊断结果更加直观，便于分析复杂的故障情况。
　　（4）对于永磁电磁混合悬浮系统可能出现的永磁体部分退磁和部分破损等微小故障问题，提出了一种不依赖于故障诊断结果的主动容错控制方法。在该容错控制方法中，控制器参数在线迭代更新，可以适应故障的间歇性变化、时变变化等不规则特性。
　　（5）针对悬浮传感器中的加速度计故障，利用跟踪微分器完成了对间隙微分信号的重构。针对单间隙传感器故障，考虑悬浮系统过轨道接缝问题，提出了采用加速度计信号对间隙信号进行重构，并利用搭接结构内部两侧电流信号差值对重构的间隙信号进行修正的信号处理方法。针对搭接结构单元内的单悬浮器故障，在分析故障后系统模型基础上，设计了搭接结构内相邻悬浮控制器的主动容错算法，通过搭接结构内2套悬浮控制器相互监测，实现标称控制算法和容错控制算法的切换。构建了永磁电磁混合型高速磁浮搭接结构悬浮单元，完成了悬浮控制软件设计和试验测试。
　　本文提出的高速磁浮列车悬浮系统故障诊断与容错控制方法，已应用于国产的永磁电磁混合型高速磁浮试验车中。论文成果对电磁悬浮型高速磁浮列车的悬浮系统设计有参考价值，已在时速600公里高速磁浮样车研制中进行了推广应用。