低空无人飞艇是一种轻于空气的航空器,其最大的优势是能耗低、制造成本低廉,在军事及民用领域均具有极高的利用价值。由于工作环境特殊,长时间的运行使得飞艇系统及内部器件可能出现老化、漂移等故障。另外故障的出现有可能带来经济甚至人员损伤,后果严重。而传统的低空无人飞艇的故障诊断与容错控制中存在诊断效率低下和容错能力有限等问题。在上述背景下,论文对低空无人飞艇的故障诊断和故障下的容错控制问题作进一步研究。论文首先基于低空无人飞艇结构布局及动力学模型,分析了飞艇的飞行特性和控制原理。针对低空无人飞艇常见的故障类型,将专家诊断知识和经验整理为故障树的形式,并基于CLIPS专家系统框架设计了事实库和规则库,并设计了相应的数据交换接口及人机交互界面。接着,为了提高低空无人飞艇的稳定性,论文通过将输出误差向量增广到原状态空间模型,并针对纵向和横侧向运动模型分别设计了LQR基础控制器,从而仿真分析和验证了该控制方法的有效性。最后,针对低空无人飞艇的执行器故障问题,对低空无人飞艇的控制冗余和控制量的可重构性进行了分析。并以操纵面损伤和卡死典型故障为例,研究了故障前后飞艇动态模型的变化并建立了故障下的动态模型,通过伪逆法设计了在不同故障模式下的容错重构控制器,将原控制指令重新分配到其他有效的操纵机构上保证了故障情况下飞艇控制系统的稳定性,仿真验证了该容错控制策略的有效性和可靠性。本论文对工作在低空的无人飞艇的故障诊断问题和故障下的容错控制问题进行了研究,设计开发了关于低空无人飞艇的故障诊断专家系统,在其有一定的控制冗余的基础上,设计了基于伪逆法的容错重构控制器,对于保证无人飞艇的安全性和可靠性具有重要实际应用价值。