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中国ADS(C-ADS)是一个为了解决核废料处理问题以及核电站核资源问题的战略性计划，它的建设对中国能源事业的发展有重要意义。中国ADS加速器是一台设计流强为10mA、能量为1.5 GeV、束流功率达到15 MW的高功率连续波(CW)型超导质子直线加速器。作为ADS系统主要组成部分之一，加速器系统在实际运行中难免会出现故障，如加速器元件失效将会引起束流损失进而导致停束，而接受不到束流的次临界反应堆将出现热应力过大、堆疲劳等状况，多次长时间的突然停束将导致反应堆的损坏等严重后果。因此，中国ADS系统对加速器有极高的稳定性和可靠性要求。为满足此要求，C-ADS加速器采用大量冗余设计，如双注入器、降低超导腔工作电压等;针对关键设备失效，采取了快速调整其他相邻元件进行补偿和重新匹配的特殊方法。本论文从实际工程出发，系统研究了C-ADS加速器中关键元件失效补偿及匹配问题。 针对主加速器中关键元件（包括超导高频腔、超导螺线管、四极磁铁）失效问题，我们提出局部补偿及重新匹配方案。对于超导高频腔失效，可以利用邻近的超导腔和横向聚焦元件进行补偿及匹配，并保障这些元件组成的匹配段下游的匹配点处，束流的能量和相空间发射度与正常运行的状况一致;对于螺线管失效，除了采用邻近元件匹配的传统方法以外，针对失效匹配难度比较大的位置，提出一种新的匹配方法，即采用邻近超导腔同步相位反相，在保证纵向能量增益的同时，同时实现束流的横向和纵向匹配;对于高能段的常温四极磁铁失效，通过改变正常运行的TRIPLET聚焦结构为DOUBLET聚焦结构实现重新匹配。从模拟结果看，以上采用的补偿及匹配方法都能有效的恢复束流至接近正常运行状态，即只会产生可以接受的发射度增长。此外，本文还研究了多个位置上超导腔同时失效的补偿问题。 考虑到能量低于10 MeV无法采用邻近元件进行有效补偿和重新匹配，C-ADS加速器段采用两个相同的注入器互为热备份的设计以保证在其中一个出现元件故障时，可以迅速地切换到另一台注入器。针对注入器方案Ⅰ试验台的调束实验，研究了采用全局补偿及匹配方法解决超导腔和螺线管的失效问题，这也为以后在该试验台进行元件失效补偿-重新匹配方法的实验验证及测试硬件的失效诊断和参数调节的反应时间提供了基础。 此外，论文工作还开发了专用于元件失效补偿-重新匹配的应用程序-LOCCOM。在程序设计中，引进多目标遗传算法并考虑了线性空间电荷效应的影响。利用程序研究C-ADS加速器中超导高频腔及螺线管失效补偿及重新匹配过程，并将结果与其他程序进行比对，从原理上进一步验证了局部补偿及匹配方法的可靠性。