现代战争中,随着弹箭控制系统的复杂程度日益增加,系统发生故障的概率也随之提高。控制系统的故障不仅影响了弹箭飞行的精确性和稳定性,在瞬息万变的战场上甚至会造成难以估量的损失。弹箭类飞行器飞行时间往往较短,给故障诊断和容错控制设计带来困难。本文以弹箭类飞行器为研究对象,在扰动模型建立、故障参数观测与诊断、自动驾驶仪参数在线设计与性能分析、故障情况下的控制分配方法优化等几个方面开展了研究工作。首先,针对弹箭类飞行器,建立常用坐标系,并分析弹箭所受力和力矩,建立了纵向平面运动方程,采用小扰动假设和系数冻结法得到了弹体扰动运动方程组和传递函数,建立了故障情况下弹体动力学模型,为本文下一步工作奠定了基础。其次,针对弹箭类飞行器舵机故障的情况,考虑到常见降维观测器对于系统模型误差等干扰较敏感,观测效果不理想,采用模型参考自适应观测器对于舵机故障参数进行观测。仿真结果表明,观测器能准确快速对观测值进行跟踪,而且对于误差的干扰能够迅速收敛,验证了该方案具有较强的快速性和鲁棒性。在此基础上,采用一元线性回归分析法对于故障参数进行逻辑诊断,给出了舵机故障类型和故障参数。第三,针对舵机故障下弹箭控制系统性能的影响,分析常见舵机故障对于操纵力矩的影响,进而对弹体动力学系数、弹体传递函数的影响,以及对于弹体附加干扰力和干扰力矩的情况。针对舵面故障,提出一种控制器参数主动容错控制设计算法,根据故障程度设计控制器性能指标,并给出考虑舵机故障的控制器参数在线整定算法,通过仿真验证了该算法的有效性。第四,针对直接分配法无法适用于舵面故障情况的缺陷,考虑到弹箭类飞行器操纵面冗余的特点,采用基排序法对控制指令进行控制分配优化。针对基底效率相同情况下舵偏分配结果跳变的情况,对基排序法做出改进,将改进的基排序法与直接分配法进行比较,仿真结果表明,基排序法在故障情况下的分配结果对指令的跟踪情况优于直接分配法,验证了该方法的正确性和适用性。