由于现代化生产的迅速发展以及科学技术的进步,现代工业系统的结构越来越复杂,投资越来越大,自动化水平越来越高,因此系统过程的安全性和可靠性就显得特别重要。基于主元分析的故障检测与诊断技术是目前控制领域的研究热点问题之一。近年来,随着我国管道运输的发展,管道安全运输问题也引起了广泛的关注。输油管道泄漏检测能否准确、及时地发现和判断输油管道泄漏情况的发生,对减少国家经济损失、保护管道周边的自然环境和居民的人身财产安全有着重要的现实意义。本文通过分析现有故障诊断方法及管道泄漏检测方法,研究了基于主元分析方法的故障检测技术以及利用贡献图进行故障诊断的基本方法。针对主元分析方法在进行故障检测与诊断时存在的不足,给出了基于核主元分析的故障检测与诊断方法,以田纳西-伊斯曼模型为对象进行了仿真研究和结果分析。最后提出了适用于管道泄漏检测的核主元分析方法。主要研究工作为：1、研究了主元分析的基本原理,推导了基于主元分析的故障检测与诊断算法,并进行仿真研究,根据两种统计量的变化来判断是否发生故障,根据变量对统计量的贡献来判断故障变量、识别故障源,实现故障的检测与诊断。仿真结果表明,该方法在故障检测方面表现出较好的性能,但在故障定位方面有一定局限性。2、针对传统主元分析方法对非线性故障诊断的不足,提出了一种基于微分贡献图和核函数导数的核主元分析故障识别方法,并构建了算法流程,仿真表明该方法在处理非线性问题上具有明显优势,与传统主元分析方法相比,故障识别准确率有较大提高。3、将上述基于核主元分析方法的研究结果应用于管道泄漏检测,设计了检测算法的流程框图,并利用实际工业数据进行了验证,结果证明,本文所提出的基于核主元分析的管道泄漏检测方法,能够获得满意的检测效果,具有一定的先进性和实用性。最后在总结全文的基础上,对未来的研究课题和工作进行了展望。