复杂控制系统的容错需求在不断提高，其容错性可以通过故障检测和诊断技术来达成[2]。因此，在故障检测与诊断技术方面以及相对应的容错控制技术的研究具有相当重要的意义。

故障检测与诊断（FDD）技术是一门应用型的边缘学科，它的理论基础是现代控制理论、数理统计、信号处理、模式识别、人工智能，以及相应的应用学科[3]。目前，FDD技术的研究已经得到了国际自动控制界的高度重视，它已成为自动控制研究领域的重要分支[4]。

1。2  故障检测与诊断技术简介

1。2。1  可靠性、有效性、可维修性概念

系统的可靠性是指系统在规定的条件下，规定的时间内完成规定功能的能力[5]。此可靠性定义具有三个方面的要素：即规定的条件、时间和功能。

系统的有效性是指可维修系统能够维持功能的能力，即系统保持良好工作状态的能力。

系统的可维修性定义为：系统发生故障后进行维修，能尽量恢复正常工作的能力[5]。可维修性反映了系统维修的难易程度。

1。2。2  故障的划分

 按故障的部件对其进行划分，可以分为：

1) 被控过程元部件故障

2) 传感器故障

3) 执行器故障

4) 计算机接口或硬件故障

5) 控制器故障

通常，计算机本身具有十分高的可靠性，一般轻易不会出现什么故障，而控制器大多是由相关软件构成的，也轻易不会产生什么故障。所以，我们一般研究的故障多集中在前三种类型。

按故障的类型进行划分，可以分为：

1) 脉冲型故障

2) 阶跃型故障

3) 缓慢漂移型故障

其中，传感器与执行器最常发生的故障有：传感器输出与执行器输出发生了突变型或者缓变型故障；传感器增益与执行器增益发生了逐渐衰减。

1。2。3  故障检测与诊断技术含义

故障检测的含义：当控制系统发生故障时可以及时发现并报警[5]。

通常情况下面来说的话任何故障检测子系统都无法准确检测出系统的各种类型故障。由此可见，提高故障检测的正确率，减少故障发生的漏报率和未发生的误报率很长时间以来都是相关研究的前沿课题。

故障诊断的含义[5]：分离出发生故障的部位、判别故障的种类、估计出故障的大小和时间、进行评价与决策[5]。

一般来说，故障检测较为容易，只需要发现故障发生后表示出即可。而故障诊断则相对要比故障检测复杂得多，同时它要花费更多的时间来进行相对应地分析，已使得我们最终能够正确分离出故障究竟发生在何处，同时能够准确地判断故障的大小。

故障将按照它的严重程度来进行分类，相关评价与决策具体的内容就是根据故障的类别、严重程度，来决定是否采取措施、使用何种措施，从而达到降低损失、预防故障大范围传播的目的。

1。2。4  故障检测与诊断技术性能指标

通常评价一个FDD系统的性能，其指标主要有下面这几点：

1) 早期故障检测的敏感性。

2) 故障检测的误报率和漏报率。

3) 故障检测与诊断的及时性。

4) 故障检测与诊断的鲁棒性。