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飞行失控严重威胁飞行品质与安全，民机飞行若产生失控且未被及时改出，易造成重大飞行事故。其中，飞行故障是飞行失控主要诱因之一。因而，对飞行故障预测及失控后的特情改出保护研究可提高民机飞行可靠性。针对上述研究意义，论文主要开展具体工作如下： (1)民机复杂动力学模型线化方法。采用线性变参数(Linear Parameter Varying, LPV)建模理论对复杂强耦合非线性系统线性化。考虑复杂系统凸胞型变参数实现过程困难，采用依赖网格划分LPV理论中函数替换方法，并采用启发式搜索算法中的遗传算法对LPV建模优化问题求解，对民机正常飞行状态、单发停车以及风场LPV模型进行设计。通过时域响应、可达集分析、周期模态分析等仿真分析验证遗传算法求解的LPV模型对原模型具有更高逼真度；通过对飞机着陆过程穿越风场仿真实验，验证含扰动风LPV模型有效性；另外，采用全发失效仿真验证发动机失效LPV模型可逼近原非线性模型。 (2)多模型自适应预测(Multi Model Adaptive Estimator, MMAE)方法下飞行故障诊断与隔离(Fault Detection and Isolation, FDI)系统搭建。研究包括有色噪声卡尔曼滤波器设计、FDI残差信号获取以及故障概率计算。通过增加主动监督机制和流程标识位方法对原FDI改进。实验结果表明改进后FDI系统可一定程度提高系统故障检测性能以及系统稳定性。 (3)特情控制改出问题研究。考虑主动FDI、被动FDI特性以及FDI系统模型表现形式，选用两类改出控制器进行研究仿真，即基于r性能的鲁棒综合控制器及带控制约束、状态约束、控制增量约束的模型预测控制器(Model Predictive Control, MPC)仿真。与线性二次型最优调节器(Linear Quadratic Regular, LQR)信号跟踪结果对比验证两类控制器改出结果有效。 (4)容错飞行控制(Fault Tolerant Control, FTC)系统综合及扰动风场参数辨识。以鲁棒综合控制器作为被动FTC控制，以MPC作为主动FTC控制，构建针对风场扰动下的单发停车和升降舵卡阻两类常用故障模式的FTC系统。与基于LQR的FTC系统改出结果证明：鲁棒综合控制可抑制扰动风场影响；升降舵卡阻改出策略选择水平安定面为控制舵面，采用鲁棒综合控制器的FTC可实现升降舵卡阻改出控制目标；针对单发停车故障改出，采用MPC对剩余发动机控制分配问题求解，MPC的FTC系统同样可保证飞机平稳飞行。