针对一类Takagi-Sugeno系统模型所描述的非线性系统,基于L2方法,研究了控制系统故障诊断问题。通过引入参考模型,利用L2优化的方法设计故障诊断观测器,产生系统故障的残差模型。运用李亚普诺夫稳定性理论给出观测器稳定的充分条件,并用线性矩阵不等式方法表示了其充分条件,通过解矩阵不等式得到观测器的增益矩阵。仿真研究说明所提出的方法是有效的和可行的。