随着航空技术的发展，人们对于飞机的可靠性提出了越来越高的要求。自修复飞行控制系统就是适应以上的要求，在电传操纵系统基础之上并结合主动容错控制技术而发展起来的一种新型飞行控制技术。主动容错控制技术与故障诊断理论是自修复飞行控制系统的主要内容。 本文结合某高空长航时无人机的预研课题，重点研究了故障诊断理论在飞行控制系统中的应用。主要包括故障检测滤波器理论、等价空间方法和强跟踪滤波器理论在飞机气动舵面故障诊断方面的应用，并且结合小波变换理论探讨了对故障残差数据的处理。此外还对飞控系统的主要传感器(角速率陀螺仪)与主要执行机构(舵机)的故障诊断做了一些研究。论文的主要工作如下： 1．根据论文的需要在Matlab／Simulink的环境下建立了飞机的非线性刚体动力学模型和飞机舵面故障、传感器故障与舵机故障的模型。 2．探讨了故障检测滤波器方法和等价空间方法在飞机舵面损伤故障检测与诊断方面的应用，对等价空间方法提出了新的故障参数提取算法。在理论分析的基础上，利用某型飞机的气动数据在不同的故障参数下进行了仿真，并取得了与理论分析一致的结果。 3．探讨了强跟踪滤波器这一非线性故障诊断方法在飞机舵面故障诊断中的应用。首先结合次优渐效因子方法和非线性飞机方程，推导了全部飞机舵面故障诊断公式与算法，按照此算法进行了仿真。从仿真结果来看，强跟踪滤波器方法可以比较快的检测出舵面的故障，并可以同时给出较高精度的故障参数。 4．在对以上三种舵面故障诊断方法研究的基础之上，对三种方法进行了比较，指出了等价空间方法对某高空长航时无人机是一种比较实用与可靠的舵面故障诊断方法。 5．对飞机的主要传感器—角速率陀螺仪的故障诊断方法进行了一些研究。提出了利用姿态角传感器在非正交配置的陀螺仪发生三个以上的故障时进行故障检测与隔离的方法。 6．对飞机的主要执行机构—舵机的故障诊断方法进行了研究。为了提高故障的检测速度，采用了改进的序列概率比方法，使得在发生故障后几步之内就能检测出故障。此外，在论文中还把系统辨识的方法应用到了舵机的故障诊断中。 7．根据故障诊断残差信号中含有非平稳过程的特点，研究了小波变换应用于故障残差信号的奇异性检测与降噪的研究，取得了较好的效果。 文中对飞机故障诊断方法进行了研究，并做了一些改进，取得了比较好的结果，相信对某高空长航时无人机故障诊断的实现有很好的参考价值。