伴随着工业信息化的步伐不断加大,复杂系统越来越多的出现在工业过程控制当中。现代工业过程控制系统正在向复杂化和智能化的方向快速发展,对现有的实际系统来说,系统规模不断扩大,通常要包含多个相互联系,相互作用的子系统;系统的控制目标往往无法由单个系统、单一的控制算法来完成。而且协作系统中一个子系统发生故障,如果其身能够进行容错控制,那就简化成单个系统的故障诊断与容错控制问题,单个系统众多研究成果都可使用;但是在实际系统中,当故障系统本身没能力修复故障或者修复故障的成本较高时,就需要其他子系统协作来进行容错控制。协作系统是指由多个子系统组成的复杂系统,多个子系统协作来完成单个系统无法完成的控制任务。目前对协作系统的关注较少,关于协作系统的控制研究结果较少,本论文给出协作系统容错控制新思想。协作系统的容错控制是当整个系统中的一个子系统发生故障时,由于发生故障的子系统本身无法补偿故障,利用协作系统中其他未发生故障的子系统来进行容错控制,从而减小故障对整个协作系统的影响,使系统仍然能够实现原来的控制目标。本文针对一类随机分布协作系统进行故障诊断与容错控制研究,具体内容如下:(1)对一类由两个线性子系统组成的随机分布协作系统进行故障诊断和容错控制,其中第二个子系统的系统参数受到第一个子系统的输出概率密度函数(Probability density function,PDF)的影响,在第一个子系统发生故障时无法补偿故障,对第二个子系统进行容错控制来保证整个系统在发生故障时的稳定运行。首先在第一个子系统发生故障后通过设计残差信号、故障自适应调节律来进行故障诊断。然后通过故障诊断结果和系统其他可测量信息,在第二个子系统中使用模型预测控制策略进行容错控制,对无约束的预测控制系统进行优化求解,设计出主动容错控制器,并分析容错控制后闭环系统的稳定性。最后用计算机数值仿真验证了协作系统容错控制算法的有效性。(2)考虑由三个随机分布线性子系统组成的协作系统,其中后一个子系统的系统参数受到前一个子系统输出概率密度函数的影响,整个系统的输出PDF由RBF神经网络来逼近。在第一个子系统发生故障后,构造一个故障诊断观测器来估计故障的幅值。但由于故障本身无法在第一个子系统中进行补偿,并且系统期望的输出PDF未知,因此在第二个和第三个子系统中设计了最小熵容错控制器,使故障发生后整个协作系统输出的熵极小化。MATLAB数值实例仿真也说明了三子系统协作系统的容错控制算法的有效性。(3)针对一类由两个随机分布非线性子系统组成的协作控制系统,其中非线性动态用T-S模糊模型逼近,第二个子系统的系统参数受到第一个子系统输出概率密度函数的影响,整个系统的输出PDF由模糊逻辑系统逼近。在第一个子系统发生故障后,构造一个故障诊断观测器来估计故障的幅值。但由于故障本身无法在第一个子系统中进行补偿,因此在第二个子系统中设计了模型预测容错控制方案,使得故障发生后的协作系统的最终输出PDF仍能和期望的输出PDF形状保持一致。最后通过数值仿真验证了非线性随机分布协作系统容错控制算法的有效性。