1.一种球轴承故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：基于牛顿第二定律确定的球轴承动力学模型建立新型观测器模型，具体表述为：步骤1.1：利用牛顿第二定律建立球轴承的动力学模型，如公式(1)～公式(4)所示，式中，Ms表示轴承内圈受力，Cs表示轴承内圈与主轴之间的阻尼，Cp表示轴承外圈与轴承之间的阻尼，Ks表示轴承内圈与主轴之间的接触刚度，Ff表示故障信号，Fb表示有界未知干扰信号，Mp表示轴承外圈受力，Kp表示外圈与轴承座之间的接触刚度，Xs表示水平方向轴承内圈振动响应，Xp表示水平方向轴承外圈振动响应，Ys表示竖直方向内圈振动响应，Yp表示竖直方向外圈振动响应；

步骤1.2：将包含微弱故障信号Ff的动力学模型公式(1)～公式(4)，转换为公式(5)～公式(6)，其中，t表示时间，Ff(t)＝Ff，Fb(t)＝Fb，xi(t)＝x(t)，i＝1,2,3,4，步骤1.3：基于零阶保持等价法将公式(5)～公式(6)转换为离散时间动力学模型，如公式(7)～公式(8)所示，xi(k+1)＝Aixi(k)+Eidi(k)-Fifi(k) k∈0,1,…,n             (7)yi(k)＝Cixi(k) k∈0,1,…,n                     (8)其中，

通过零阶保持等价法计算得到Ai、Ei、Fi、Ci；

式中，x1(k)表示轴承内圈的水平方向状态，x2(k)表示轴承内圈的竖直方向状态，x3(k)表示轴承外圈的水平方向状态，x4(k)表示轴承外圈的竖直方向状态，y1(k)表示轴承内圈在水平方向的测量输出值，y2(k)表示轴承内圈在竖直方向的测量输出值，y3(k)表示轴承外圈在水平方向的测量输出值，y4(k)表示轴承外圈在竖直方向的测量输出值；

进一步将公式(7)～公式(8)简化为公式(9)～公式(10)所示，x(k+1)＝Ax(k)+Ed(k)-Ff(k)                        (9)y(k)＝Cx(k)                                 (10)其中，x(k)＝xi(k)，d(k)＝di(k)，f(k)＝fi(k)，A＝Ai，E＝Ei，F＝Fi，C＝Ci；

步骤1.4：根据公式(9)～公式(10)所示的离散时间动力学模型，得到如公式(11)所示的新型观测器模型，利用所述新型观测器作为检测故障的残差产生器，式中，ξ(k)表示中间变量， 表示x(k)的观测值，Ψ、Φ、L表示矩阵增益；

利用公式(11)求解公式(12)所示的离散时间误差动态模型，得到公式(13)，公式(13)中的r(k)即为通过新型观测器输出的故障信号的残差，步骤2：利用凸优化问题求解所述新型观测器中的具体参数，确定新型观测器的具体结构，具体表述为：步骤2.1：求解残差r(k)的性能指标，所述性能指标包括残差r(k)相对于有界未知干扰Fb的鲁棒性指标l1，还包括残差r(k)相对于故障信号Ff的敏感度H∞；

步骤2.2：求解未知干扰Fb对于残差r(k)的鲁棒性l1的约束条件；

步骤2.3：解所述新型观测器的自适应阈值Y；

步骤2.4：求解故障信号Ff对于残差r(k)的敏感度H∞的约束条件；

步骤2.5：利用凸优化问题求解参数α、β、m1、m2，将求解后的参数值带入公式(11)，即可得到新型观测器的具体结构；

步骤3：将两个型号完全相同的振动传感器分别安装在待测球轴承所在直角坐标系的X轴方向上和Y轴方向上，即水平方向和竖直方向上，实时采集待测球轴承在运行过程中的振动信号，所述振动信号包括水平方向上轴承的内圈振动响应Xs、轴承外圈振动响应Xp，竖直方向上轴承内圈的振动响应Ys，轴承外圈振动响应Yp；

步骤4：将采集到的振动信号作为具体结构确定的新型观测器的输入，通过新型观测器输出自适应阈值Y、残差值r(k)；

步骤5：比较自适应阈值Y、残差值r(k)的大小，如果r(k)＞Y，则证明待测球轴承存在故障，如果r(k)≤Y，则证明待测球轴承无故障。

2.根据权利要求1所述的一种球轴承故障检测方法，其特征在于，所述的步骤2.1具体表述为：步骤2.1.1：求解残差r(k)的鲁棒性l1，令公式(13)中的f(k)＝0得到公式(14)，求解公式(14)得到残差r(k)的鲁棒性l1的具体表达式，如公式(15)所示，式中，当无故障信号输入时，ed(k)＝e(k)，d(k)∈l∞，l∞表示l无穷空间范数，α表示待优化求解的未知正标量；

步骤2.1.2：求解残差r(k)的敏感度H∞，令公式(13)中的d(k)＝0得到公式(16)，求解公式(16)得到残差r(k)的敏感度H∞的具体表达式，如公式(17)所示，式中，当有未知干扰信号输入时，ef(k)＝e(k)，Q表示加权函数，0≠f(k)∈l2，l2表示l2-范数，β表示待优化求解的未知正标量。

3.根据权利要求1所述的一种球轴承故障检测方法，其特征在于，所述的步骤2.2具体表述为：步骤2.2.1：令α＞0，将公式(15)带入公式(18)给出的Lyapunov函数，即可得到鲁棒性l1的约束条件，如公式(19)～公式(20)所示，V1(ed(k))＝edT(k)P1ed(k) P1＞0                       (18)rdT(k)rd(k)-α[(1-λ)V1(ed(k))+(α-μ)dT(k)d(k)]＜0        (20)式中，λ、μ分别表示待求解的正定标量；

步骤2.2.2：引入松弛变量W求解公式(19)，得到公式(21)所示的矩阵不等式，步骤2.2.3：引入松弛变量W求解公式(20)，得到公式(22)所示的矩阵不等式，则公式(21)、公式(22)即为残差r(k)相对于有界未知干扰Fb鲁棒性l1的约束条件；

式中，I表示单位矩阵，P1表示正定矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种球轴承故障检测方法，其特征在于，所述的步骤2.3具体表述为：步骤2.3.1：基于公式(18)给出的Lyapunov函数，引入未知实标量m1和m2，且m1、m2满足m1>0，m2>0，得到如公式(23)所示不等式，步骤2.3.2：根据公式(23)可以得到如公式(24)所示不等式，步骤2.3.3：根据公式(14)可以得到如公式(25)所示等式，rdT(k)rd(k)＝edT(k)CTCed(k)                   (25)步骤2.3 .4：联合公式(14)、公式(24)、公式(25)求得公式(26)，令则Y即为所述新型观测器的自适应阈值；

5.根据权利要求1所述的一种球轴承故障检测方法，其特征在于，所述的步骤2.4具体表述为：步骤2.4.1：令β＞0，将公式(17)带入公式(27)给出的Lyapunov函数，即可得到鲁棒性H∞的约束条件，如公式(28)所示，V2(ef(k))＝efT(k)P2ef(k) P2＞0                           (27)步骤2.4.2：引入松弛变量W求解公式(28)，得到公式(29)所示的矩阵不等式，则公式(29)即为残差r(k)相对于故障信号Ff敏感度H∞的约束条件；

式中，P2表示正定矩阵。

6.根据权利要求1所述的一种球轴承故障检测方法，其特征在于，所述的步骤2.5具体表述为：将公式(21)、公式(22)、公式(23)、公式(29)作为约束条件，建立如公式(30)所示的凸优化问题，通过求解公式(30)的最优解，即可得参数α、β、m1、m2的具体值，所述最优解是指无故障信号输入情况下，通过新型观测器输出的自适应阈值Y与残差值r(k)之差的绝对值最小，式中，ρ1、ρ2、ρ3、ρ4为加权因子，且满足ρ1>0、ρ2>0、ρ3>0、ρ4>0。