1.本发明涉及磁悬浮控制及轨道交通领域，特别是涉及一种悬浮系统的部件故障检测方法、装置及悬浮系统。
背景技术：
：：2.磁悬浮列车在运行中对安全性的要求很高，因此，对故障进行及时检测对保证列车的安全性有重要的作用。悬浮系统通常包括控制器箱和电磁铁，其中，控制器箱包括控制器和斩波器。具体地，控制器通过控制斩波器的电流进而控制电磁铁悬浮力的大小，维持轨道与电磁铁之间的悬浮气隙不变，进而实现磁浮列车的稳定悬浮。3.悬浮系统中，一旦其部件(如斩波器、控制器箱和电磁铁等)出现故障，轻则造成财产损失，重则列车无法运行，严重影响运营。因此，对悬浮系统中部件的故障检测尤为重要。技术实现要素：4.本发明的目的是提供一种悬浮系统的部件故障检测方法、装置及悬浮系统，以对悬浮系统中的部件进行故障在线检测，此外，该方法还具有计算量小、复杂度低和实用性强等特点，并能够在实际的商业运营线上得到很好的应用。5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种悬浮系统的部件故障检测方法，应用于悬浮系统中的处理器，所述悬浮系统还包括电磁铁和控制器箱，所述控制器箱包括控制器和斩波器，该方法包括：6.获取待检测部件的输入输出信号；其中，所述待检测部件包括所述电磁铁和/或所述控制器箱，所述输入输出信号包括第一状态信号和/或第二状态信号，所述第一状态信号包括所述控制器箱的输入偏差和/或所述控制器箱的输出电流，所述第二状态信号包括所述斩波器流向所述电磁铁的电流和/或所述电磁铁在垂直方向上的加速度；7.根据所述输入输出信号，确定每个所述待检测部件对应的自相关长度；8.根据所述自相关长度，基于稳定核表示skr，检测每个所述待检测部件的故障情况。9.优选地，所述待检测部件包括所述控制器箱时，所述根据所述输入输出信号，确定每个所述待检测部件对应的自相关长度，包括：10.基于计算所述第一状态信号之间的原始相关性，其中，q为所述第一状态信号的序列号，为所述第一状态信号之间的原始相关性，为所述第一状态信号之间的原始相关性的复共轭，x为第一状态信号，m为滞后值，xq为序列号为q的第一状态信号，xq m为序列号为(q m)的第一状态信号，xq*为序列号为q的第一状态信号的复共轭，v为所述第一状态信号序列的长度；11.基于所述第一状态信号的原始相关性确定所述第一状态信号的第一相关系数；12.将所述第一状态信号的第一相关系数进行标准化，得到所述第一状态信号的第一相关系数标准化范围；13.将所述第一状态信号的第一相关系数中大于所述第一相关系数标准化范围的中点的个数作为第一自相关长度；其中，所述第一自相关长度为所述控制器箱对应的自相关长度。14.优选地，所述待检测部件包括所述控制器箱时，所述根据所述自相关长度，基于稳定核表示skr，检测每个所述待检测部件的故障情况，包括：15.计算第一自相关长度对应的skr残差；其中，所述第一自相关长度为所述控制器箱对应的自相关长度；16.判断所述skr残差是否在预设无故障范围内；17.若是，则确定所述控制器箱的故障情况为未故障；18.若否，则确定所述控制器箱的故障情况为发生故障。19.优选地，所述待检测部件包括所述控制器箱时，该方法还包括：20.若所述控制器箱发生故障，则在所述控制器未故障且所述斩波器中可在线监测的模块未故障时，判定所述斩波器中不可在线监测的模块故障。21.本发明还提供了一种悬浮系统的部件故障检测装置，应用于悬浮系统中的处理器，所述悬浮系统还包括电磁铁和控制器箱，所述控制器箱包括控制器和斩波器，该装置包括：22.获取单元，用于获取待检测部件的输入输出信号；其中，所述待检测部件包括所述电磁铁和/或所述控制器箱，所述输入输出信号包括第一状态信号和/或第二状态信号，所述第一状态信号包括所述控制器箱的输入偏差和/或所述控制器箱的输出电流，所述第二状态信号包括所述斩波器流向所述电磁铁的电流和/或所述电磁铁在垂直方向上的加速度；23.确定单元，用于根据所述输入输出信号，确定每个所述待检测部件对应的自相关长度；24.检测单元，用于根据所述自相关长度，基于稳定核表示skr，检测每个所述待检测部件的故障情况。25.优选地，所述确定单元，包括：26.相关性计算子单元，用于基于计算所述第一状态信号之间的原始相关性，其中，q为所述第一状态信号的序列号，为所述第一状态信号之间的原始相关性，为所述第一状态信号之间的原始相关性的复共轭，x为第一状态信号，m为滞后值，xq为序列号为q的第一状态信号，xq m为序列号为(q m)的第一状态信号，xq*为序列号为q的第一状态信号的复共轭，v为所述第一状态信号序列的长度；27.相关系数确定子单元，用于基于所述第一状态信号的原始相关性确定所述第一状态信号的第一相关系数；28.标准化子单元，用于将所述第一状态信号的第一相关系数进行标准化，得到所述第一状态信号的第一相关系数标准化范围；29.长度确定子单元，用于将所述第一状态信号的第一相关系数中大于所述第一相关系数标准化范围的中点的个数作为第一自相关长度；其中，所述第一自相关长度为所述控制器箱对应的自相关长度。30.优选地，所述待检测部件包括所述控制器箱时，所述检测单元，包括：31.计算子单元，用于计算第一自相关长度对应的skr残差；其中，所述第一自相关长度为所述控制器箱对应的自相关长度；32.判断子单元，用于判断所述skr残差是否在预设无故障范围内；若是，则确定所述控制器箱的故障情况为未故障；若否，则确定所述控制器箱的故障情况为发生故障。33.优选地，所述待检测部件包括所述控制器箱时，该装置还包括：34.判定单元，用于若所述控制器箱发生故障，则在所述控制器未故障且所述斩波器中可在线监测的模块未故障时，判定所述斩波器中不可在线监测的模块故障。35.本发明还提供了一种悬浮系统，包括：36.存储器，用于存储计算机程序；37.处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述悬浮系统的部件故障检测方法的步骤。38.优选地，该悬浮系统系统还包括：39.与所述处理器以及斩波器连接的控制器，用于基于处理器的指示控制所述斩波器输出电流的大小；40.与所述控制器连接的所述斩波器；41.与所述斩波器连接的所述电磁铁，用于基于所述斩波器输出的电流产生相应的悬浮力，以便调整所述电磁铁与轨道之间的实时间隙。42.本发明提供了一种悬浮系统的部件故障检测方法，应用于悬浮系统中的处理器，悬浮系统还包括电磁铁和控制器箱，控制器箱包括控制器和斩波器，该方法包括：获取待检测部件的输入输出信号；其中，待检测部件包括电磁铁和/或控制器箱，输入输出信号包括第一状态信号和/或第二状态信号，第一状态信号包括控制器箱的输入偏差和/或控制器箱的输出电流，第二状态信号包括斩波器流向电磁铁的电流和/或电磁铁在垂直方向上的加速度；根据输入输出信号，确定每个待检测部件对应的自相关长度；根据自相关长度，基于稳定核表示skr，检测每个待检测部件的故障情况；43.可见，本发明中利用待检测部件的输入输出信号，基于自相关长度和skr检测待检测部件故障情况，实现悬浮系统中部件的故障在线检测，具有计算量小、复杂度低和实用性强等特点，并能够在实际的商业运营线上得到很好的应用。此外，本发明还提供了一种悬浮系统的部件故障检测装置及悬浮系统，具有与上述悬浮系统的部件故障检测方法相同的有益效果。附图说明44.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。45.图1为本发明提供的一种悬浮系统的结构示意图；46.图2为本发明提供的一种斩波器的结构示意图；47.图3为本发明提供的一种悬浮系统的部件故障检测方法的过程流程图；48.图4a为本发明提供的随机信号s与序列号的关系图；49.图4b为本发明提供的随机信号s的自相关序列的示意图；50.图4c为本发明提供的随机信号s的标准化的自相关序列的示意图；51.图4d为本发明提供的滤波处理后的随机信号s1与序列号的关系图；52.图4e为本发明提供的滤波处理后的随机信号s1的自相关序列的示意图；53.图4f为本发明提供的滤波处理后的随机信号s1的标准化的自相关序列的示意图；54.图5为本发明提供的一种悬浮系统的部件故障检测装置的结构框图；55.图6为本发明提供的一种悬浮系统的结构示意图。具体实施方式56.本发明的核心是提供一种悬浮系统的部件故障检测方法及悬浮系统，能够不用直接获取斩波器中不可在线监测的模块的输入数据，间接地检测出斩波器中不可在线监测的模块是否发生故障，此外，该方法还具有计算量小、复杂度低和实用性强等特点，并在实际的商业运营线上得到了很好的应用。57.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。58.请参照图1、图2和图3，图1为本发明提供的一种悬浮系统的结构示意图，图2为本发明提供的一种斩波器的结构示意图，图3为本发明提供的一种悬浮系统的部件故障检测方法的过程流程图。59.该方法应用于悬浮系统中的处理器，悬浮系统还包括电磁铁和控制器箱，控制器箱包括控制器和斩波器，该方法包括：60.s11：获取待检测部件的输入输出信号。61.其中，待检测部件包括电磁铁和/或控制器箱，输入输出信号包括第一状态信号和/或第二状态信号，第一状态信号包括控制器箱的输入偏差和/或控制器箱的输出电流，第二状态信号包括斩波器流向电磁铁的电流和/或电磁铁在垂直方向上的加速度。62.s12：根据输入输出信号，确定每个待检测部件对应的自相关长度。63.s13：根据自相关长度，基于稳定核表示skr，检测每个待检测部件的故障情况。64.图1为本发明提供的一种悬浮系统的结构示意图，其中m是车厢的质量，m是悬浮架的质量，z是电磁铁与轨道之间的间隙，a是电磁铁在垂直方向上的加速度，i是斩波器流向电磁铁线圈的电流，fd是来自车厢和悬浮架的重力，fe是电磁铁和轨道之间的吸力。控制器获取电磁铁与轨道之间的间隙z，斩波器根据z产生pwm波。斩波器通过吸力fe和重力fd的相互作用来调节电流i以将z保持在固定值。65.图2为本发明提供的一种斩波器的结构示意图。其中，p1为直流电源输入接口，k1为rc预充电电路开关，k2为主回路接触器，r1为预充电电阻，c1为直流母线电容，vo1为直流母线电压传感器，pwm1为igbt1控制信号，pwm2为igbt2控制信号，pwm1及pwm2有控制器发出，经过igbt驱动器后接入igbt模块。l1、l2为输出电抗，cu1为输出电流传感器1，cu2为输出电流传感器2，p2为电磁铁接口。在斩波器中，k1、k2、电流传感器、c1、igbt1和igbt2属于需要监测的重要部件。66.现有技术中，针对斩波器的故障监测，目前k1、k2和电流传感器已实现在线监测，但c1、igbt1和igbt2的在线监测并未实现。由于已实现控制器箱中控制器的全面检测，虽然控制器箱中斩波器的全面检测并未实现，且斩波器的输入信号无法获得；本实施例中处理器可以利用控制器箱的输入输出信号，通过自相关长度和skr(stablekernelrepresentation，稳定核表示)，对控制器箱进行检测，从而在控制器无故障而控制器箱有故障时，确认未能检测的斩波器发生了故障；即待检测部件包括控制器箱时，处理器可以在检测到控制器箱发生故障时，在控制器未故障的情况下，确定斩波器发生故障，并在斩波器中可在线监测的模块未故障的情况下，判定斩波器中不可在线监测的模块(如图2中的igbt1和igbt2)发生故障。67.请参照图4a、图4b、图4c、图4d、图4e和图4f，图4a为本发明提供的随机信号s与序列号的关系图，图4b为本发明提供的随机信号s的自相关序列的示意图，图4c为本发明提供的随机信号s的标准化的自相关序列的示意图，图4d为本发明提供的滤波处理后的随机信号s1与序列号的关系图，图4e为本发明提供的滤波处理后的随机信号s1的自相关序列的示意图，图4f为本发明提供的滤波处理后的随机信号s1的标准化的自相关序列的示意图。68.作为一种优选的实施例，本实施例中，悬浮系统中的待检测部件包括控制器箱时，根据控制器箱的第一状态信号，检测控制器箱是否故障，可以包括：69.s21：获取控制器箱的第一状态信号；其中，第一状态信号可以包括控制器箱的输入偏差和/或控制器箱的输出电流；70.s22：根据第一状态信号，确定第一自相关长度；其中，第一自相关长度为控制器箱对应的自相关长度。71.具体的，根据第一状态信号，确定第一自相关长度，可以包括：72.基于计算第一状态信号之间的原始相关性，其中，q为第一状态信号的序列号，为第一状态信号之间的原始相关性，为第一状态信号之间的原始相关性的复共轭，x为第一状态信号，m为滞后值，xq为序列号为q的第一状态信号，xq m为序列号为(q m)的第一状态信号，xq*为序列号为q的第一状态信号的复共轭，v为第一状态信号序列的长度；73.基于第一状态信号的原始相关性确定第一状态信号的第一相关系数；74.将第一状态信号的第一相关系数进行标准化，得到第一状态信号的第一相关系数标准化范围；75.将第一状态信号的第一相关系数中大于第一相关系数标准化范围的中点的个数作为第一自相关长度。76.s23：基于第一自相关长度和skr，检测控制器箱的故障情况。77.申请人考虑到，可以通过控制器箱的输入偏差和/或控制器箱的输出电流判断控制器箱是否发生故障。对于控制器箱的故障检测，本文基于第一自相关长度和skr进行检测。78.考虑到用于故障检测的信号(即控制器箱的输入偏差和/或控制器箱的输出电流)长度直接影响检测结果的速度和结果，因为信号太长会增加处理数据的复杂性，而信号太短则可能由于信息不足而导致结果不可靠。因此，本方案根据信号的统计特性确定了可行的信号长度——第一自相关长度。79.具体地，首先通过信号的自相关函数获取第一自相关长度。信号自相关函数的结果可以解释为确定性信号相关性的估计。两个联合平稳的随机过程xq和xq m的真实互相关序列为其中，‑∞＜q＜∞，星号(*)表示复共轭，e是期望运算符，m是滞后值。当m等于零时，rm是信号的二阶矩，当m从0逐渐增加或减小时，rm的值通常变小。信号的自相关函数只能估计序列，因为在实践中，无限长随机过程的一种实现方式中只有有限的一部分可用。80.通常，自相关函数无需进行标准化即可计算原始相关性81.需要说明的是，这里的相关系数的计算方式为其中，c(m)为状态信号的相关系数，m＝1，2，…，(2v‑1)。82.假定x(q)＝f(x(q‑1),x(q‑2),…,x(q‑g))，其中，g是x的第一自相关长度。本方案中，通过将相关系数c(m)标准化来估计第一自相关长度g，具体地，将状态信号的相关系数中大于相关系数标准化范围的中点的个数作为第一自相关长度。83.下面以随机信号和平滑后的随机信号为例。如图4a所示，随机信号s＝(s1,s2,…,s50)是具有随机变量si的随机向量，且服从高斯分布：n(0,1)。图4b表示了随机信号s的自相关序列，横坐标表示滞后值，纵坐标为c。图4c中，是c的标准化。图4c中的虚线即为相关系数标准化范围的中点，这里以0.5为例，显然，图中只有一个点大于0.5，因此g＝0并且长度为1。另一方面，从对随机信号特性的分析来看，每个随机信号都是独立的彼此相关并且仅与自身相关，则g也为0。通过用宽度为5的移动平均滤波器处理随机信号s来获得信号s1，如图4d所示。图4e是信号s1的自相关序列，横坐标表示滞后值，纵坐标为c1。图4f中是c1的标准化。图中的虚线为0.5，并且5个点大于0.5，因此g＝5。另一方面，从信号特性分析来看，每个信号与5个信号相关，那么g也是5。84.此外，考虑到通常不同输入和输出的变量的第一自相关长度是不同的。因此，本方案选择所有第一自相关长度的平均值作为获得的数据的长度，该长度可以表示为其中，g可以为变量的数量，gi可以表示第i个变量的第一自相关长度。85.相应的，本步骤中基于第一自相关长度和skr，检测控制器箱的故障情况可以具体为：86.无噪声的系统模型为：87.x(k 1)＝ax(k) bu(k)88.y(k)＝cx(k) du(k)；89.上式中，u(k)表示k时刻控制器箱的输入偏差且u(k)属于ku维的实数集，即ku为输入端的变量数，y(k)表示控制器箱的输出电流且x(k)表示状态向量且m为输出端的变量数，n为状态量的个数。90.有噪声的系统模型为：91.x(k 1)＝ax(k) bu(k) ω(k)92.y(k)＝cx(k) di(k) υ(k)；93.上式中，和表示过程噪声和测量噪声向量，它们呈独立同分布的正态分布，并且在统计上独立于u(k)和x(0)。94.定义符号其中，(s 1)表示数据集的长度，在研究中，ω(k)可以是y(k)、u(k)或x(k)，ξ表示和中的m或ku或n，且s是一个由第一自相关长度获得的整数。95.对于数据驱动的故障检测设计，描述输入和输出数据集之间关系的i/o数据模型起着至关重要的作用。本方案中，i/o数据模型为ys(k)＝γsx(k) hu,sus(k) hω,sωs(k) υs(k)，其中，(k)，其中，γs、hμ,s、hω,s、a、b为、c、和d分别为矩阵系数；96.同理，i/o数据模型的无噪声形式为对该公式进行重写，得到其中，us为输入端历史数据构成的矩阵，ys为输出端历史数据构成的矩阵，ψs为矩阵系数，97.令s≥n，则(s 1)m＞n，因此rank(ψs)为为ψs的秩，rownumberofψs为ψs的行数；98.定义1.给定一个系统，如果线性系统κd,s满足任何控制输入us(k)的要求，则称其为稳定核表示(即skr)。[0099][0100]因此[0101][0102]在有噪声的情况下：[0103][0104]因此，控制器箱的设计目标是从闭环i/o数据中识别出然后根据识别出的κd,s建立一个过程监控系统。[0105]定义符号[0106][0107]ωk＝[ω(k)ꢀ…ꢀω(k n‑1)]，其中n是足够大的整数；[0108]i/o模型可以进一步写为令[0109]其中sp是足够大的整数。[0110]通过qr分解过程数据如下：[0111]能获得[0112]同时可获得：r33q3＝hw,swk,s vk,s；[0113]由上述公式可得：[0114]根据公式可得：[0115][0116][0117][0118]最终，残差指标(即skr残差)可以为：[0119]申请人考虑到，如果选择较小的控制器箱故障阈值，将导致误报；如果选择较大的控制器箱故障阈值，将导致漏报。同悬浮系统的故障阈值的获取方式，本方案采用统计中置信区间的思想来设计自适应阈值(即预设无故障范围)。[0120]首先基于计算残差指标中m2个健康数据的均值；[0121]具有1‑αr置信度的μr的置信区间可以表示为：[0122]其中，αr是置信水平，βr是与置信水平有关的系数。在实际工程中，1‑αr一般选择为95\％～99.7\％。当然，这里的置信度1‑αr不仅限选择95\％～99.7\％，可根据实际应用设定，本技术在此不做特别的限定。[0123]根据r的分布情况，本方案秩序设置一个上限值和一个下限值。同时，由于实际系统在运行中由于噪声和未建模的扰动，在无故障的情况下残差难以严格为0。故引入一个常数δ，并根据运行中历史无故障数据确定。[0124]因此，控制器箱故障阈值为其中，jth1,r为控制器箱故障第一阈值，jth2,r为控制器箱故障第二阈值。[0125]控制器箱中故障检测的决策逻辑可以为：[0126][0127]也就是说，本实施例中处理器可以计算第一自相关长度对应的skr残差(r)；判断计算出的skr残差是否在预设无故障范围(即jth1,r至jth2,r之间)内；若在预设无故障范围内，确定控制器箱未故障，即控制器箱的故障情况为未故障；若不在预设无故障范围内，则确定控制器箱发生故障，即控制器箱的故障情况为发生故障。[0128]作为一种优选的实施例，本实施例中，悬浮系统中的待检测部件包括电磁铁时，处理器可以根据电磁铁的第二状态信号，检测悬浮系统中的电磁铁是否故障具体的，根据电磁铁的第二状态信号，检测悬浮系统中的电磁铁是否故障，可以包括：[0129]s31：获取电磁铁的第二状态信号；其中，第二状态信号可以包括斩波器流向电磁铁的电流和/或电磁铁在垂直方向上的加速度。[0130]s32：根据第二状态信号，确定第二自相关长度；其中，第二自相关长度为电磁铁对应的自相关长度。[0131]基于计算第二状态信号之间的原始相关性，其中，p为第二状态信号的序列号，为第二状态信号之间的原始相关性，为第二状态信号之间的原始相关性的复共轭，y为第二状态信号，n为滞后值，yp为序列号为p的第二状态信号，yp n为序列号为(p n)的第二状态信号，为序列号为p的第二状态信号的复共轭，w为第二状态信号序列的长度；[0132]基于第二状态信号的原始相关性确定第二状态信号的第二相关系数；[0133]将第二状态信号的第二相关系数进行标准化，得到第二状态信号的第二相关系数标准化范围；[0134]将第二状态信号的第二相关系数中大于第二相关系数标准化范围的中点的个数作为第二自相关长度。[0135]s33：基于第二自相关长度和skr，检测电磁铁的故障情况。申请人考虑到，可以通过斩波器流向电磁铁的电流i和电磁铁在垂直方向上的加速度a来判断电磁铁是否发生故障。对于电磁铁的故障检测，本文采用skr和第二自相关长度进行检测。[0136]考虑到用于故障检测的信号(即电流i和加速度a)长度直接影响检测结果的速度和结果，因为信号太长会增加处理数据的复杂性，而信号太短则可能由于信息不足而导致结果不可靠。因此，本方案根据信号的统计特性确定了可行的信号长度——第二自相关长度。[0137]对于第二自相关长度的确定方式以及基于skr和第二自相关长度检测电磁铁是否故障的方式请参照确定第一自相关长以及基于skr和第一自相关长度检测控制器箱是否故障的实施例，本发明实施例在此不再赘述。[0138]相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种悬浮系统的部件故障检测装置，下文描述的一种悬浮系统的部件故障检测装置与上文描述的一种悬浮系统的部件故障检测方法可相互对应参照。[0139]请参照图5，图5为本发明提供的一种悬浮系统的部件故障检测装置的结构框图。该装置应用于悬浮系统中的处理器，悬浮系统还包括电磁铁和控制器箱，控制器箱包括控制器和斩波器，该装置包括：[0140]获取单元10，用于获取待检测部件的输入输出信号；其中，待检测部件包括电磁铁和/或控制器箱，输入输出信号包括第一状态信号和/或第二状态信号，第一状态信号包括控制器箱的输入偏差和/或控制器箱的输出电流，第二状态信号包括斩波器流向电磁铁的电流和/或电磁铁在垂直方向上的加速度；[0141]确定单元20，用于根据输入输出信号，确定每个待检测部件对应的自相关长度；[0142]检测单元30，用于根据自相关长度，基于稳定核表示skr，检测每个待检测部件的故障情况。[0143]优选地，确定单元20可以包括：[0144]相关性计算子单元，用于基于计算第一状态信号之间的原始相关性，其中，q为第一状态信号的序列号，为第一状态信号之间的原始相关性，为第一状态信号之间的原始相关性的复共轭，x为第一状态信号，m为滞后值，xq为序列号为q的第一状态信号，xq m为序列号为(q m)的第一状态信号，xq*为序列号为q的第一状态信号的复共轭，v为第一状态信号序列的长度；[0145]相关系数确定子单元，用于基于第一状态信号的原始相关性确定第一状态信号的第一相关系数；[0146]标准化子单元，用于将第一状态信号的第一相关系数进行标准化，得到第一状态信号的第一相关系数标准化范围；[0147]长度确定子单元，用于将第一状态信号的第一相关系数中大于第一相关系数标准化范围的中点的个数作为第一自相关长度；其中，第一自相关长度为控制器箱对应的自相关长度。[0148]优选地，待检测部件包括控制器箱时，检测单元30可以包括：[0149]计算子单元，用于计算第一自相关长度对应的skr残差；其中，第一自相关长度为控制器箱对应的自相关长度；[0150]判断子单元，用于判断skr残差是否在预设无故障范围内；若是，则确定控制器箱的故障情况为未故障；若否，则确定控制器箱的故障情况为发生故障。[0151]优选地，待检测部件包括控制器箱时，该装置还可以包括：[0152]判定单元，用于若控制器箱发生故障，则在控制器未故障且斩波器中可在线监测的模块未故障时，判定斩波器中不可在线监测的模块故障。[0153]本实施例中，本发明实施例利用待检测部件的输入输出信号，基于自相关长度和skr检测待检测部件故障情况，实现悬浮系统中部件的故障在线检测，具有计算量小、复杂度低和实用性强等特点，并能够在实际的商业运营线上得到很好的应用。[0154]请参照图6，图6为本发明提供的一种悬浮系统的结构示意图。[0155]该系统包括：[0156]存储器61，用于存储计算机程序；[0157]处理器62，用于执行计算机程序时实现如上述悬浮系统的部件故障检测方法的步骤。[0158]在上述实施例的基础上：[0159]作为一种优选的实施例，还包括：[0160]与处理器以及斩波器64连接的控制器63，用于基于处理器的指示控制斩波器64输出电流的大小；[0161]与控制器63连接的斩波器64；[0162]与斩波器64连接的电磁铁65，用于基于斩波器64输出的电流产生相应的悬浮力，以便调整电磁铁65与轨道之间的实时间隙。[0163]对于本发明提供的一种悬浮系统的介绍请参照上述发明实施例，本发明在此不再赘述。[0164]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置及悬浮系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。[0165]专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。[0166]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12当前第1页12
背景技术：
：：2.磁悬浮列车在运行中对安全性的要求很高，因此，对故障进行及时检测对保证列车的安全性有重要的作用。悬浮系统通常包括控制器箱和电磁铁，其中，控制器箱包括控制器和斩波器。具体地，控制器通过控制斩波器的电流进而控制电磁铁悬浮力的大小，维持轨道与电磁铁之间的悬浮气隙不变，进而实现磁浮列车的稳定悬浮。3.悬浮系统中，一旦其部件(如斩波器、控制器箱和电磁铁等)出现故障，轻则造成财产损失，重则列车无法运行，严重影响运营。因此，对悬浮系统中部件的故障检测尤为重要。技术实现要素：4.本发明的目的是提供一种悬浮系统的部件故障检测方法、装置及悬浮系统，以对悬浮系统中的部件进行故障在线检测，此外，该方法还具有计算量小、复杂度低和实用性强等特点，并能够在实际的商业运营线上得到很好的应用。5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种悬浮系统的部件故障检测方法，应用于悬浮系统中的处理器，所述悬浮系统还包括电磁铁和控制器箱，所述控制器箱包括控制器和斩波器，该方法包括：6.获取待检测部件的输入输出信号；其中，所述待检测部件包括所述电磁铁和/或所述控制器箱，所述输入输出信号包括第一状态信号和/或第二状态信号，所述第一状态信号包括所述控制器箱的输入偏差和/或所述控制器箱的输出电流，所述第二状态信号包括所述斩波器流向所述电磁铁的电流和/或所述电磁铁在垂直方向上的加速度；7.根据所述输入输出信号，确定每个所述待检测部件对应的自相关长度；8.根据所述自相关长度，基于稳定核表示skr，检测每个所述待检测部件的故障情况。9.优选地，所述待检测部件包括所述控制器箱时，所述根据所述输入输出信号，确定每个所述待检测部件对应的自相关长度，包括：10.基于计算所述第一状态信号之间的原始相关性，其中，q为所述第一状态信号的序列号，为所述第一状态信号之间的原始相关性，为所述第一状态信号之间的原始相关性的复共轭，x为第一状态信号，m为滞后值，xq为序列号为q的第一状态信号，xq m为序列号为(q m)的第一状态信号，xq*为序列号为q的第一状态信号的复共轭，v为所述第一状态信号序列的长度；11.基于所述第一状态信号的原始相关性确定所述第一状态信号的第一相关系数；12.将所述第一状态信号的第一相关系数进行标准化，得到所述第一状态信号的第一相关系数标准化范围；13.将所述第一状态信号的第一相关系数中大于所述第一相关系数标准化范围的中点的个数作为第一自相关长度；其中，所述第一自相关长度为所述控制器箱对应的自相关长度。14.优选地，所述待检测部件包括所述控制器箱时，所述根据所述自相关长度，基于稳定核表示skr，检测每个所述待检测部件的故障情况，包括：15.计算第一自相关长度对应的skr残差；其中，所述第一自相关长度为所述控制器箱对应的自相关长度；16.判断所述skr残差是否在预设无故障范围内；17.若是，则确定所述控制器箱的故障情况为未故障；18.若否，则确定所述控制器箱的故障情况为发生故障。19.优选地，所述待检测部件包括所述控制器箱时，该方法还包括：20.若所述控制器箱发生故障，则在所述控制器未故障且所述斩波器中可在线监测的模块未故障时，判定所述斩波器中不可在线监测的模块故障。21.本发明还提供了一种悬浮系统的部件故障检测装置，应用于悬浮系统中的处理器，所述悬浮系统还包括电磁铁和控制器箱，所述控制器箱包括控制器和斩波器，该装置包括：22.获取单元，用于获取待检测部件的输入输出信号；其中，所述待检测部件包括所述电磁铁和/或所述控制器箱，所述输入输出信号包括第一状态信号和/或第二状态信号，所述第一状态信号包括所述控制器箱的输入偏差和/或所述控制器箱的输出电流，所述第二状态信号包括所述斩波器流向所述电磁铁的电流和/或所述电磁铁在垂直方向上的加速度；23.确定单元，用于根据所述输入输出信号，确定每个所述待检测部件对应的自相关长度；24.检测单元，用于根据所述自相关长度，基于稳定核表示skr，检测每个所述待检测部件的故障情况。25.优选地，所述确定单元，包括：26.相关性计算子单元，用于基于计算所述第一状态信号之间的原始相关性，其中，q为所述第一状态信号的序列号，为所述第一状态信号之间的原始相关性，为所述第一状态信号之间的原始相关性的复共轭，x为第一状态信号，m为滞后值，xq为序列号为q的第一状态信号，xq m为序列号为(q m)的第一状态信号，xq*为序列号为q的第一状态信号的复共轭，v为所述第一状态信号序列的长度；27.相关系数确定子单元，用于基于所述第一状态信号的原始相关性确定所述第一状态信号的第一相关系数；28.标准化子单元，用于将所述第一状态信号的第一相关系数进行标准化，得到所述第一状态信号的第一相关系数标准化范围；29.长度确定子单元，用于将所述第一状态信号的第一相关系数中大于所述第一相关系数标准化范围的中点的个数作为第一自相关长度；其中，所述第一自相关长度为所述控制器箱对应的自相关长度。30.优选地，所述待检测部件包括所述控制器箱时，所述检测单元，包括：31.计算子单元，用于计算第一自相关长度对应的skr残差；其中，所述第一自相关长度为所述控制器箱对应的自相关长度；32.判断子单元，用于判断所述skr残差是否在预设无故障范围内；若是，则确定所述控制器箱的故障情况为未故障；若否，则确定所述控制器箱的故障情况为发生故障。33.优选地，所述待检测部件包括所述控制器箱时，该装置还包括：34.判定单元，用于若所述控制器箱发生故障，则在所述控制器未故障且所述斩波器中可在线监测的模块未故障时，判定所述斩波器中不可在线监测的模块故障。35.本发明还提供了一种悬浮系统，包括：36.存储器，用于存储计算机程序；37.处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述悬浮系统的部件故障检测方法的步骤。38.优选地，该悬浮系统系统还包括：39.与所述处理器以及斩波器连接的控制器，用于基于处理器的指示控制所述斩波器输出电流的大小；40.与所述控制器连接的所述斩波器；41.与所述斩波器连接的所述电磁铁，用于基于所述斩波器输出的电流产生相应的悬浮力，以便调整所述电磁铁与轨道之间的实时间隙。42.本发明提供了一种悬浮系统的部件故障检测方法，应用于悬浮系统中的处理器，悬浮系统还包括电磁铁和控制器箱，控制器箱包括控制器和斩波器，该方法包括：获取待检测部件的输入输出信号；其中，待检测部件包括电磁铁和/或控制器箱，输入输出信号包括第一状态信号和/或第二状态信号，第一状态信号包括控制器箱的输入偏差和/或控制器箱的输出电流，第二状态信号包括斩波器流向电磁铁的电流和/或电磁铁在垂直方向上的加速度；根据输入输出信号，确定每个待检测部件对应的自相关长度；根据自相关长度，基于稳定核表示skr，检测每个待检测部件的故障情况；43.可见，本发明中利用待检测部件的输入输出信号，基于自相关长度和skr检测待检测部件故障情况，实现悬浮系统中部件的故障在线检测，具有计算量小、复杂度低和实用性强等特点，并能够在实际的商业运营线上得到很好的应用。此外，本发明还提供了一种悬浮系统的部件故障检测装置及悬浮系统，具有与上述悬浮系统的部件故障检测方法相同的有益效果。附图说明44.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。45.图1为本发明提供的一种悬浮系统的结构示意图；46.图2为本发明提供的一种斩波器的结构示意图；47.图3为本发明提供的一种悬浮系统的部件故障检测方法的过程流程图；48.图4a为本发明提供的随机信号s与序列号的关系图；49.图4b为本发明提供的随机信号s的自相关序列的示意图；50.图4c为本发明提供的随机信号s的标准化的自相关序列的示意图；51.图4d为本发明提供的滤波处理后的随机信号s1与序列号的关系图；52.图4e为本发明提供的滤波处理后的随机信号s1的自相关序列的示意图；53.图4f为本发明提供的滤波处理后的随机信号s1的标准化的自相关序列的示意图；54.图5为本发明提供的一种悬浮系统的部件故障检测装置的结构框图；55.图6为本发明提供的一种悬浮系统的结构示意图。具体实施方式56.本发明的核心是提供一种悬浮系统的部件故障检测方法及悬浮系统，能够不用直接获取斩波器中不可在线监测的模块的输入数据，间接地检测出斩波器中不可在线监测的模块是否发生故障，此外，该方法还具有计算量小、复杂度低和实用性强等特点，并在实际的商业运营线上得到了很好的应用。57.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。58.请参照图1、图2和图3，图1为本发明提供的一种悬浮系统的结构示意图，图2为本发明提供的一种斩波器的结构示意图，图3为本发明提供的一种悬浮系统的部件故障检测方法的过程流程图。59.该方法应用于悬浮系统中的处理器，悬浮系统还包括电磁铁和控制器箱，控制器箱包括控制器和斩波器，该方法包括：60.s11：获取待检测部件的输入输出信号。61.其中，待检测部件包括电磁铁和/或控制器箱，输入输出信号包括第一状态信号和/或第二状态信号，第一状态信号包括控制器箱的输入偏差和/或控制器箱的输出电流，第二状态信号包括斩波器流向电磁铁的电流和/或电磁铁在垂直方向上的加速度。62.s12：根据输入输出信号，确定每个待检测部件对应的自相关长度。63.s13：根据自相关长度，基于稳定核表示skr，检测每个待检测部件的故障情况。64.图1为本发明提供的一种悬浮系统的结构示意图，其中m是车厢的质量，m是悬浮架的质量，z是电磁铁与轨道之间的间隙，a是电磁铁在垂直方向上的加速度，i是斩波器流向电磁铁线圈的电流，fd是来自车厢和悬浮架的重力，fe是电磁铁和轨道之间的吸力。控制器获取电磁铁与轨道之间的间隙z，斩波器根据z产生pwm波。斩波器通过吸力fe和重力fd的相互作用来调节电流i以将z保持在固定值。65.图2为本发明提供的一种斩波器的结构示意图。其中，p1为直流电源输入接口，k1为rc预充电电路开关，k2为主回路接触器，r1为预充电电阻，c1为直流母线电容，vo1为直流母线电压传感器，pwm1为igbt1控制信号，pwm2为igbt2控制信号，pwm1及pwm2有控制器发出，经过igbt驱动器后接入igbt模块。l1、l2为输出电抗，cu1为输出电流传感器1，cu2为输出电流传感器2，p2为电磁铁接口。在斩波器中，k1、k2、电流传感器、c1、igbt1和igbt2属于需要监测的重要部件。66.现有技术中，针对斩波器的故障监测，目前k1、k2和电流传感器已实现在线监测，但c1、igbt1和igbt2的在线监测并未实现。由于已实现控制器箱中控制器的全面检测，虽然控制器箱中斩波器的全面检测并未实现，且斩波器的输入信号无法获得；本实施例中处理器可以利用控制器箱的输入输出信号，通过自相关长度和skr(stablekernelrepresentation，稳定核表示)，对控制器箱进行检测，从而在控制器无故障而控制器箱有故障时，确认未能检测的斩波器发生了故障；即待检测部件包括控制器箱时，处理器可以在检测到控制器箱发生故障时，在控制器未故障的情况下，确定斩波器发生故障，并在斩波器中可在线监测的模块未故障的情况下，判定斩波器中不可在线监测的模块(如图2中的igbt1和igbt2)发生故障。67.请参照图4a、图4b、图4c、图4d、图4e和图4f，图4a为本发明提供的随机信号s与序列号的关系图，图4b为本发明提供的随机信号s的自相关序列的示意图，图4c为本发明提供的随机信号s的标准化的自相关序列的示意图，图4d为本发明提供的滤波处理后的随机信号s1与序列号的关系图，图4e为本发明提供的滤波处理后的随机信号s1的自相关序列的示意图，图4f为本发明提供的滤波处理后的随机信号s1的标准化的自相关序列的示意图。68.作为一种优选的实施例，本实施例中，悬浮系统中的待检测部件包括控制器箱时，根据控制器箱的第一状态信号，检测控制器箱是否故障，可以包括：69.s21：获取控制器箱的第一状态信号；其中，第一状态信号可以包括控制器箱的输入偏差和/或控制器箱的输出电流；70.s22：根据第一状态信号，确定第一自相关长度；其中，第一自相关长度为控制器箱对应的自相关长度。71.具体的，根据第一状态信号，确定第一自相关长度，可以包括：72.基于计算第一状态信号之间的原始相关性，其中，q为第一状态信号的序列号，为第一状态信号之间的原始相关性，为第一状态信号之间的原始相关性的复共轭，x为第一状态信号，m为滞后值，xq为序列号为q的第一状态信号，xq m为序列号为(q m)的第一状态信号，xq*为序列号为q的第一状态信号的复共轭，v为第一状态信号序列的长度；73.基于第一状态信号的原始相关性确定第一状态信号的第一相关系数；74.将第一状态信号的第一相关系数进行标准化，得到第一状态信号的第一相关系数标准化范围；75.将第一状态信号的第一相关系数中大于第一相关系数标准化范围的中点的个数作为第一自相关长度。76.s23：基于第一自相关长度和skr，检测控制器箱的故障情况。77.申请人考虑到，可以通过控制器箱的输入偏差和/或控制器箱的输出电流判断控制器箱是否发生故障。对于控制器箱的故障检测，本文基于第一自相关长度和skr进行检测。78.考虑到用于故障检测的信号(即控制器箱的输入偏差和/或控制器箱的输出电流)长度直接影响检测结果的速度和结果，因为信号太长会增加处理数据的复杂性，而信号太短则可能由于信息不足而导致结果不可靠。因此，本方案根据信号的统计特性确定了可行的信号长度——第一自相关长度。79.具体地，首先通过信号的自相关函数获取第一自相关长度。信号自相关函数的结果可以解释为确定性信号相关性的估计。两个联合平稳的随机过程xq和xq m的真实互相关序列为其中，‑∞＜q＜∞，星号(*)表示复共轭，e是期望运算符，m是滞后值。当m等于零时，rm是信号的二阶矩，当m从0逐渐增加或减小时，rm的值通常变小。信号的自相关函数只能估计序列，因为在实践中，无限长随机过程的一种实现方式中只有有限的一部分可用。80.通常，自相关函数无需进行标准化即可计算原始相关性81.需要说明的是，这里的相关系数的计算方式为其中，c(m)为状态信号的相关系数，m＝1，2，…，(2v‑1)。82.假定x(q)＝f(x(q‑1),x(q‑2),…,x(q‑g))，其中，g是x的第一自相关长度。本方案中，通过将相关系数c(m)标准化来估计第一自相关长度g，具体地，将状态信号的相关系数中大于相关系数标准化范围的中点的个数作为第一自相关长度。83.下面以随机信号和平滑后的随机信号为例。如图4a所示，随机信号s＝(s1,s2,…,s50)是具有随机变量si的随机向量，且服从高斯分布：n(0,1)。图4b表示了随机信号s的自相关序列，横坐标表示滞后值，纵坐标为c。图4c中，是c的标准化。图4c中的虚线即为相关系数标准化范围的中点，这里以0.5为例，显然，图中只有一个点大于0.5，因此g＝0并且长度为1。另一方面，从对随机信号特性的分析来看，每个随机信号都是独立的彼此相关并且仅与自身相关，则g也为0。通过用宽度为5的移动平均滤波器处理随机信号s来获得信号s1，如图4d所示。图4e是信号s1的自相关序列，横坐标表示滞后值，纵坐标为c1。图4f中是c1的标准化。图中的虚线为0.5，并且5个点大于0.5，因此g＝5。另一方面，从信号特性分析来看，每个信号与5个信号相关，那么g也是5。84.此外，考虑到通常不同输入和输出的变量的第一自相关长度是不同的。因此，本方案选择所有第一自相关长度的平均值作为获得的数据的长度，该长度可以表示为其中，g可以为变量的数量，gi可以表示第i个变量的第一自相关长度。85.相应的，本步骤中基于第一自相关长度和skr，检测控制器箱的故障情况可以具体为：86.无噪声的系统模型为：87.x(k 1)＝ax(k) bu(k)88.y(k)＝cx(k) du(k)；89.上式中，u(k)表示k时刻控制器箱的输入偏差且u(k)属于ku维的实数集，即ku为输入端的变量数，y(k)表示控制器箱的输出电流且x(k)表示状态向量且m为输出端的变量数，n为状态量的个数。90.有噪声的系统模型为：91.x(k 1)＝ax(k) bu(k) ω(k)92.y(k)＝cx(k) di(k) υ(k)；93.上式中，和表示过程噪声和测量噪声向量，它们呈独立同分布的正态分布，并且在统计上独立于u(k)和x(0)。94.定义符号其中，(s 1)表示数据集的长度，在研究中，ω(k)可以是y(k)、u(k)或x(k)，ξ表示和中的m或ku或n，且s是一个由第一自相关长度获得的整数。95.对于数据驱动的故障检测设计，描述输入和输出数据集之间关系的i/o数据模型起着至关重要的作用。本方案中，i/o数据模型为ys(k)＝γsx(k) hu,sus(k) hω,sωs(k) υs(k)，其中，(k)，其中，γs、hμ,s、hω,s、a、b为、c、和d分别为矩阵系数；96.同理，i/o数据模型的无噪声形式为对该公式进行重写，得到其中，us为输入端历史数据构成的矩阵，ys为输出端历史数据构成的矩阵，ψs为矩阵系数，97.令s≥n，则(s 1)m＞n，因此rank(ψs)为为ψs的秩，rownumberofψs为ψs的行数；98.定义1.给定一个系统，如果线性系统κd,s满足任何控制输入us(k)的要求，则称其为稳定核表示(即skr)。[0099][0100]因此[0101][0102]在有噪声的情况下：[0103][0104]因此，控制器箱的设计目标是从闭环i/o数据中识别出然后根据识别出的κd,s建立一个过程监控系统。[0105]定义符号[0106][0107]ωk＝[ω(k)ꢀ…ꢀω(k n‑1)]，其中n是足够大的整数；[0108]i/o模型可以进一步写为令[0109]其中sp是足够大的整数。[0110]通过qr分解过程数据如下：[0111]能获得[0112]同时可获得：r33q3＝hw,swk,s vk,s；[0113]由上述公式可得：[0114]根据公式可得：[0115][0116][0117][0118]最终，残差指标(即skr残差)可以为：[0119]申请人考虑到，如果选择较小的控制器箱故障阈值，将导致误报；如果选择较大的控制器箱故障阈值，将导致漏报。同悬浮系统的故障阈值的获取方式，本方案采用统计中置信区间的思想来设计自适应阈值(即预设无故障范围)。[0120]首先基于计算残差指标中m2个健康数据的均值；[0121]具有1‑αr置信度的μr的置信区间可以表示为：[0122]其中，αr是置信水平，βr是与置信水平有关的系数。在实际工程中，1‑αr一般选择为95\％～99.7\％。当然，这里的置信度1‑αr不仅限选择95\％～99.7\％，可根据实际应用设定，本技术在此不做特别的限定。[0123]根据r的分布情况，本方案秩序设置一个上限值和一个下限值。同时，由于实际系统在运行中由于噪声和未建模的扰动，在无故障的情况下残差难以严格为0。故引入一个常数δ，并根据运行中历史无故障数据确定。[0124]因此，控制器箱故障阈值为其中，jth1,r为控制器箱故障第一阈值，jth2,r为控制器箱故障第二阈值。[0125]控制器箱中故障检测的决策逻辑可以为：[0126][0127]也就是说，本实施例中处理器可以计算第一自相关长度对应的skr残差(r)；判断计算出的skr残差是否在预设无故障范围(即jth1,r至jth2,r之间)内；若在预设无故障范围内，确定控制器箱未故障，即控制器箱的故障情况为未故障；若不在预设无故障范围内，则确定控制器箱发生故障，即控制器箱的故障情况为发生故障。[0128]作为一种优选的实施例，本实施例中，悬浮系统中的待检测部件包括电磁铁时，处理器可以根据电磁铁的第二状态信号，检测悬浮系统中的电磁铁是否故障具体的，根据电磁铁的第二状态信号，检测悬浮系统中的电磁铁是否故障，可以包括：[0129]s31：获取电磁铁的第二状态信号；其中，第二状态信号可以包括斩波器流向电磁铁的电流和/或电磁铁在垂直方向上的加速度。[0130]s32：根据第二状态信号，确定第二自相关长度；其中，第二自相关长度为电磁铁对应的自相关长度。[0131]基于计算第二状态信号之间的原始相关性，其中，p为第二状态信号的序列号，为第二状态信号之间的原始相关性，为第二状态信号之间的原始相关性的复共轭，y为第二状态信号，n为滞后值，yp为序列号为p的第二状态信号，yp n为序列号为(p n)的第二状态信号，为序列号为p的第二状态信号的复共轭，w为第二状态信号序列的长度；[0132]基于第二状态信号的原始相关性确定第二状态信号的第二相关系数；[0133]将第二状态信号的第二相关系数进行标准化，得到第二状态信号的第二相关系数标准化范围；[0134]将第二状态信号的第二相关系数中大于第二相关系数标准化范围的中点的个数作为第二自相关长度。[0135]s33：基于第二自相关长度和skr，检测电磁铁的故障情况。申请人考虑到，可以通过斩波器流向电磁铁的电流i和电磁铁在垂直方向上的加速度a来判断电磁铁是否发生故障。对于电磁铁的故障检测，本文采用skr和第二自相关长度进行检测。[0136]考虑到用于故障检测的信号(即电流i和加速度a)长度直接影响检测结果的速度和结果，因为信号太长会增加处理数据的复杂性，而信号太短则可能由于信息不足而导致结果不可靠。因此，本方案根据信号的统计特性确定了可行的信号长度——第二自相关长度。[0137]对于第二自相关长度的确定方式以及基于skr和第二自相关长度检测电磁铁是否故障的方式请参照确定第一自相关长以及基于skr和第一自相关长度检测控制器箱是否故障的实施例，本发明实施例在此不再赘述。[0138]相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种悬浮系统的部件故障检测装置，下文描述的一种悬浮系统的部件故障检测装置与上文描述的一种悬浮系统的部件故障检测方法可相互对应参照。[0139]请参照图5，图5为本发明提供的一种悬浮系统的部件故障检测装置的结构框图。该装置应用于悬浮系统中的处理器，悬浮系统还包括电磁铁和控制器箱，控制器箱包括控制器和斩波器，该装置包括：[0140]获取单元10，用于获取待检测部件的输入输出信号；其中，待检测部件包括电磁铁和/或控制器箱，输入输出信号包括第一状态信号和/或第二状态信号，第一状态信号包括控制器箱的输入偏差和/或控制器箱的输出电流，第二状态信号包括斩波器流向电磁铁的电流和/或电磁铁在垂直方向上的加速度；[0141]确定单元20，用于根据输入输出信号，确定每个待检测部件对应的自相关长度；[0142]检测单元30，用于根据自相关长度，基于稳定核表示skr，检测每个待检测部件的故障情况。[0143]优选地，确定单元20可以包括：[0144]相关性计算子单元，用于基于计算第一状态信号之间的原始相关性，其中，q为第一状态信号的序列号，为第一状态信号之间的原始相关性，为第一状态信号之间的原始相关性的复共轭，x为第一状态信号，m为滞后值，xq为序列号为q的第一状态信号，xq m为序列号为(q m)的第一状态信号，xq*为序列号为q的第一状态信号的复共轭，v为第一状态信号序列的长度；[0145]相关系数确定子单元，用于基于第一状态信号的原始相关性确定第一状态信号的第一相关系数；[0146]标准化子单元，用于将第一状态信号的第一相关系数进行标准化，得到第一状态信号的第一相关系数标准化范围；[0147]长度确定子单元，用于将第一状态信号的第一相关系数中大于第一相关系数标准化范围的中点的个数作为第一自相关长度；其中，第一自相关长度为控制器箱对应的自相关长度。[0148]优选地，待检测部件包括控制器箱时，检测单元30可以包括：[0149]计算子单元，用于计算第一自相关长度对应的skr残差；其中，第一自相关长度为控制器箱对应的自相关长度；[0150]判断子单元，用于判断skr残差是否在预设无故障范围内；若是，则确定控制器箱的故障情况为未故障；若否，则确定控制器箱的故障情况为发生故障。[0151]优选地，待检测部件包括控制器箱时，该装置还可以包括：[0152]判定单元，用于若控制器箱发生故障，则在控制器未故障且斩波器中可在线监测的模块未故障时，判定斩波器中不可在线监测的模块故障。[0153]本实施例中，本发明实施例利用待检测部件的输入输出信号，基于自相关长度和skr检测待检测部件故障情况，实现悬浮系统中部件的故障在线检测，具有计算量小、复杂度低和实用性强等特点，并能够在实际的商业运营线上得到很好的应用。[0154]请参照图6，图6为本发明提供的一种悬浮系统的结构示意图。[0155]该系统包括：[0156]存储器61，用于存储计算机程序；[0157]处理器62，用于执行计算机程序时实现如上述悬浮系统的部件故障检测方法的步骤。[0158]在上述实施例的基础上：[0159]作为一种优选的实施例，还包括：[0160]与处理器以及斩波器64连接的控制器63，用于基于处理器的指示控制斩波器64输出电流的大小；[0161]与控制器63连接的斩波器64；[0162]与斩波器64连接的电磁铁65，用于基于斩波器64输出的电流产生相应的悬浮力，以便调整电磁铁65与轨道之间的实时间隙。[0163]对于本发明提供的一种悬浮系统的介绍请参照上述发明实施例，本发明在此不再赘述。[0164]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置及悬浮系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。[0165]专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。[0166]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12当前第1页12
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