本文紧跟国内外控制系统故障诊断技术的研究方向，在充分研究和总结现阶段各种故障诊断技术的基础上，结合我国高空长航时无人机预研课题，重点研究了无人机飞行控制系统的故障诊断技术。文中建立了无人机及其飞控系统典型故障的数学模型，提出了等价空间法和一元线性回归分析法来诊断作动器故障，并采用奇偶空间法和非线性卡尔曼滤波法实现了对操纵面故障的检测和隔离。论文的主要工作和成果如下： 1．论文首先阐述了硬件余度和解析余度的概念和基本原理。在对国内外现有控制系统故障诊断技术进行全面分析和研究的基础上，提出分别采用等价空间法和奇偶空间法来检测作动器和操纵面故障。 2．论文根据高空长航时无人机的吹风数据，在MATLAB／Simulink环境下建立了无人机及其飞控系统的数学模型，包括作动器和传感器模型。其中传感器建模充分考虑了噪声干扰、非线性度、零位偏差和输出相移等因素，保证了模型与物理实体之间最大可能的一致性。 3．针对作动器的卡死、松浮和偏差等故障形式，论文提出了故障检测的等价空间法。用作动器实际输出和其模型解析输出的差值作为残差，并根据建模误差和测量噪声的统计特性选择合适的门限来检测故障，保证了较小的虚警率和漏报率。为了判断故障类型和估计故障程度，文中首次引入了一元线性回归分析的方法，并根据故障动态特性的差异采用了不同的估计过程参数和数据滤波方法，形成了一个比较完整的体系。 4．针对操纵面的卡死、松浮和损伤等故障，论文重点研究了奇偶空间法。利用飞机一定时间窗口内输入输出数据之间的冗余关系来检测故障。为了弥补普通奇偶空间法不能实现故障隔离的不足，论文提出了对各控制通道解耦的奇偶空间法。分别设计了对副翼、方向舵和升降舵故障敏感的奇偶矩阵，在检测故障的同时实现了故障隔离。为了估计舵面损伤程度，文中对状态与参数联合估计的卡尔曼滤波方法也进行了研究。 仿真结果表明，等价空间法和奇偶空间法能及时准确地检测出作动器和操纵面故障，而一元线性回归分析法和卡尔曼滤波器法对故障程度的估计精度也比较高。特别是本文首次提出将一元线性回归分析法应用于作动器故障的类型判别和程度估计中，具有一定的创新意义。