1.一种高速列车牵引电机的故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、以牵引电机的动态数学模型和传感器测量方程为基础，在连续时间下建立牵引电机状态空间模型；

S2、在步骤S1所建立的牵引电机状态空间模型基础上，引入多源干扰和速度传感器故障，以构建反映真实故障情况的牵引电机故障模型；

S3、对步骤S2所建立的牵引电机故障模型进行离散化处理，建立离散时间下的牵引电机离散故障模型；

S4、选取s个模糊规则前件变量， ， ， ，，建立 条IF THEN模糊规则，将步骤S3获得的牵引电机离散故障模型进行模糊线性化，建立牵引电机的局部T‑S模糊模型；

S5、对局部T‑S模糊模型进行加权平均解模糊，建立牵引电机的全局T‑S模糊模型；

S6、对步骤S5所建立的全局T‑S模糊模型，采用故障检测滤波器方法构建残差发生器；

S7、分别构建反映残差对多源干扰和初始估计误差鲁棒性以及对故障敏感性的性能指标；

S8、采用Hi/H∞优化的故障检测滤波器方法，将残差发生器的设计问题转化为求解故障检测滤波器的增益矩阵；

S9、在滑动时间窗口内构建残差评价函数并确定阈值；

S10、根据故障检测逻辑比较残差评价函数和阈值，判断故障是否发生；

所述步骤S1中，在连续时间下建立牵引电机状态空间模型，描述如下：式中：为连续时间； 为状态向量； 为输入向量； 为量测输出向量；

、 分别为牵引电机连续故障模型的状态矩阵和输入矩阵，描述牵引电机的运动形式；

为量测输出矩阵，描述牵引电机的量测输出形式；

、 、 由牵引电机动态方程以及传感器的输出形式确定，具体参数由牵引电机型号所确定；

所述步骤S2中，引入多源干扰和速度传感器故障构建的牵引电机故障模型，描述如下：式中： 、 分别为牵引电机在复杂运行工况下受到的 范数有界的多源干扰，前者为系统噪声，后者为量测噪声；

为 范数有界的速度传感器故障向量；

为牵引电机连续故障模型的过程噪声输入矩阵，由多源干扰的形式确定；

为传感器故障输入矩阵，由故障的形式确定；

所述步骤S3中，对牵引电机故障模型进行离散化处理建立的牵引电机离散故障模型，描述如下：式中： 为离散时间， 为离散化采样周期；

， ， 。

2.如权利要求1所述的高速列车牵引电机的故障检测方法，其特征在于，所述步骤S4中，选取s个模糊规则前件变量，式中：每条模糊规则形式相同但相互独立，第 条模糊规则，描述如下：式中： 引导的语句为模糊规则的前件，表示每条规则的条件；

引导的语句为模糊规则的结论，表示步骤S3中建立的非线性模型在经过模糊线性化后得到的第 个局部线性化子系统 模型，上标 ，表示对非线性故障模型进行模糊线性化处理的 条模糊规则中的第 条；

为前件变量 在其论域 上的隶属度函数， ， 为论域 能取到的最小值， 为论域 能取到的最大值，下标 对应于 个前件变量中的第 个；

、 、 、 、 分别为第 个局限性子系统 的状态矩阵、输入矩阵、过程噪声输入矩阵、量测输出矩阵、故障输入矩阵。

3.如权利要求2所述的高速列车牵引电机的故障检测方法，其特征在于，所述步骤S5中，建立牵引电机的全局T‑S模糊模型，描述如下：式中： 、 、 、 、 分别为经过加权反模糊化处理得到的全局T‑S模糊模型 的状态矩阵、输入矩阵、过程噪声输入矩阵、量测输出矩阵、故障输入矩阵，分别由如下等式计算：， ，

，

式中： 为第 个规范化的模糊隶属度函数，计算如下：式中： 为前件变量 在其论域 上对于模糊子集 的隶属度函数，计算如下：

式中： 为一时变的二值参数，即每一个前件变量 对应于两个不同的模糊子集和 。

4.如权利要求3所述的高速列车牵引电机的故障检测方法，其特征在于，所述步骤S6中，采用故障检测滤波器方法构建残差发生器，描述如下：式中： 为初始的状态估计， 为 时刻的状态估计；

为 时刻的输出估计误差即新息； 为生成的残差信号；

、 分别为待设计的观测器增益矩阵、后置滤波器参数矩阵；

则定义状态估计误差变量：

则将误差动态系统描述为：

式 中： 为 初始 估 计 误 差， ， ，。

5.如权利要求4所述的高速列车牵引电机的故障检测方法，其特征在于，所述步骤S7中，构建反映残差对多源干扰和初始估计误差鲁棒性以及对故障敏感性的性能指标，包括如下小步：S71、采用H∞范数 作为反映残差对多源干扰和初始估计误差鲁棒性的性能指标，描述如下：式中： 为在无故障下的残差信号； 为a取得的最大值；上角标 为转置符号；

为连加求和符号， 为 ； 由下式给出：S72、采用H∞范数 和H‑指标 分别作为反映残差对故障敏感性的最佳和最坏情况下的性能指标，描述如下：式中： 为在无多源干扰和零初始估计误差影响下的残差信号； 为在b条件下a取得的最大值； 为在b条件下a取得的最小值。

6.如权利要求1所述的高速列车牵引电机的故障检测方法，其特征在于，所述步骤S8中，将残差发生器的设计问题转化为求解故障检测滤波器的增益矩阵，则观测器增益矩阵和后置滤波器参数矩阵 ：或

式中： 为在b条件下a取得的最大值；

将多源干扰的过程噪声和量测噪声增广为如下的形式：将过程噪声输入矩阵和量测噪声输入矩阵分别增广为如下形式：式中，表示单位矩阵，阶数为4；

采用Hi/H∞优化的故障检测滤波器方法设计残差产生器，则观测器增益矩阵 和后置滤波器参数矩阵 由如下方程递推计算：式中： 为估计误差协方差针， 为新息 的格莱姆矩阵。

7.如权利要求6所述的高速列车牵引电机的故障检测方法，其特征在于，所述步骤S9和步骤S10中，在滑动时间窗口n内构建的残差评价函数，描述如下：阈值为无故障系统运行中未知扰动和不确定因素的容限，因此将阈值定义为如下形式：式中： 为无故障系统的残差评价函数；

根据故障检测逻辑比较残差评价函数和阈值，判断故障是否发生：当评价函数超出设定的阈值时，表明故障发生，触发报警；

当评价函数不超出设定的阈值时，表明无故障发生，不触发警报。