本發明涉及無人機，尤其涉及一種用于無人機高空噴涂的云臺控制方法及裝置。
背景技術：
1、傳統的高空噴涂帶電作業主要依賴于人車協同，這種方式不僅效率低下，還存在較高的安全風險。尤其是在樹線沖突和鳥害頻發的區域，高故障線路的維護和修復受到多種因素的制約，例如帶電車輛難以抵達、帶電作業難以進行，以及地形和空間的限制。此外，傳統高空噴涂帶電作業需要復雜的安全措施，如搭建安全防護設施和設置警戒區域，這些措施增加了作業的復雜性和成本。因此，這種傳統的電力維護方式已難以滿足現代電力系統對高效、安全和環保的需求。
2、為解決上述問題，無人機噴涂技術應運而生。該技術通過自動化和智能化操作，實現了檢測、噴涂和驗收的全過程，大幅縮短了缺陷處理的閉環周期，并顯著提高了工作效率。例如，專利文本cn220430506u公開了一種用于噴涂無人機的可調控噴涂運動裝置，包括可調整裝置支撐架、電源。可調整裝置支撐架包括噴槍調節控制機構、伸縮機構、噴槍2d運動云臺；伸縮機構包括伸縮桿、伸縮桿定位支撐桿；噴槍2d運動云臺包括伸縮桿云臺固定基座、2d云臺機構、云臺噴槍固定卡套。電源安裝在電源箱體內，電源箱體兩側安裝有支撐梁，左側的為后支撐梁，右側的為前支撐梁，電源箱體下側安裝有噴槍調節控制機構，噴槍調節控制機構上安裝有滑塊前后限位塊，滑塊前限位塊位于右側，滑塊后限位塊位于左側，滑塊運行左限位開關安裝在滑塊后限位塊上，滑塊運行右限位開關安裝在滑塊前限位塊上。根據無人機的空間位置狀況，自動地調整噴槍位置和姿態。
3、在噴涂作業時，無人機容易受到風力和機身抖動的干擾，導致噴涂過程中產生晃動，對于電力柱上設備絕緣缺陷點等微小部位的噴涂，產生晃動則會導致噴涂位置不準確，噴涂可靠性低。
技術實現思路
1、本發明提供了涉及一種用于無人機高空噴涂的云臺控制方法及裝置，能夠提高無人機高空噴涂的可靠性。
2、一種用于無人機高空噴涂的云臺控制方法，所述云臺上設置有噴嘴和姿態傳感器，所述云臺通過三軸電機控制轉動；
3、所述方法包括：
4、通過所述姿態傳感器采集噴嘴的歐拉角信號；
5、將所述歐拉角信號輸入至跟蹤微分器進行信號跟蹤和微分處理，輸出角度跟蹤微分信號；
6、檢測所述三軸電機的實時速度，并將所述三軸電機的實時速度輸入至線性擴展觀測器；
7、所述線性擴展觀測器對所述實時速度進行觀測，輸出速度觀測微分信號和總擾動信號；
8、根據所述角度跟蹤微分信號和所述速度觀測微分信號計算系統誤差，并將所述系統誤差輸入至線性誤差補償控制器；
9、所述線性誤差補償器根據所述系統誤差和所述總擾動信號，計算輸出三軸電機的速度目標值；
10、根據所述速度目標值控制所述三軸電機的轉動速度。
11、進一步地，所述噴嘴的歐拉角信號包括章動角信號、旋進角信號和自轉角信號；
12、所述三軸電機用于控制所述云臺的滾動軸、偏航軸以及俯仰軸。
13、進一步地，所述角度跟蹤微分信號包括歐拉角的微分信號和跟蹤信號；
14、將所述歐拉角信號輸入至跟蹤微分器進行信號跟蹤和微分處理，輸出角度跟蹤微分信號，包括：
15、根據輸入的歐拉角信號，計算最速控制綜合函數；
16、根據上一輪跟蹤微分器輸出的歐拉角的微分信號、預設的積分步長以及所述最速控制綜合函數，計算獲得當前時刻歐拉角的微分信號；
17、根據上一輪跟蹤微分器輸出的歐拉角的跟蹤信號、預設的積分步長以及上一輪跟蹤微分器輸出的歐拉角的微分信號，計算獲得當前時刻歐拉角的跟蹤信號。
18、進一步地，所述速度觀測微分信號包括速度觀測信號和速度微分信號；
19、所述線性擴展觀測器對所述實時速度進行觀測，輸出速度觀測微分信號和總擾動信號，包括：
20、根據所述實時速度和上一輪線性擴展觀測器輸出的速度觀測信號，計算輸出總擾動信號；
21、根據所述實時速度、上一輪線性擴展觀測器輸出的速度觀測信號、上一輪計算獲得的三軸電機的速度目標值和所述總擾動信號，計算當前速度微分信號；
22、根據所述實時速度、上一輪線性擴展觀測器輸出的速度觀測信號以及所述上一輪線性擴展觀測器輸出的速度微分信號，計算當前速度觀測信號。
23、進一步地，根據所述角度跟蹤微分信號和所述速度觀測微分信號計算系統誤差，包括：
24、根據當前時刻歐拉角的跟蹤信號和所述當前速度觀測信號，計算實際狀態誤差；
25、根據當前時刻歐拉角的微分信號和所述當前速度微分信號，計算微分誤差。
26、進一步地，所述線性誤差補償器根據所述系統誤差和所述總擾動信號，計算輸出三軸電機的速度目標值，包括：
27、根據所述實際狀態誤差、微分誤差及相應的增益系數，計算前級速度值；
28、根據所述總擾動信號和預設的系統系數對所述前級速度值進行補償，獲得所述速度目標值。
29、進一步地，所述速度目標值為根據所述前級速度值與所述總擾動信號計算獲得的差值與預設的系統系數的比值。
30、進一步地，根據所述速度目標值控制所述三軸電機的轉動速度，包括：
31、采集三軸電機的電流信息和轉子角度信息，根據所述電流信息和轉子角度信息進行clark變換和park變換，獲得同步旋轉坐標系下的d軸電流和q軸電流；
32、基于所述轉子角度信息進行微分處理，獲得轉子角速度；
33、將所述速度目標值和所述轉子角速度輸入至速度調節器進行計算，輸出電流期望值；
34、將所述電流期望值、d軸電流和q軸電流輸入至電流調節器，計算獲得d軸電壓目標值和q軸電壓目標值；
35、根據所述轉子角度信息對所述d軸電壓目標值和q軸電壓目標值進行反park變換和反clark變換，獲得關于三軸電機的三相期望電壓值；
36、根據所述三相期望電壓值進行svpwm調制，生成控制信號控制所述三軸電機的轉動速度。
37、一種應用于上述方法的用于無人機高空噴涂的云臺控制裝置，包括：
38、角度采集模塊，用于通過所述姿態傳感器采集噴嘴的歐拉角信號；
39、跟蹤微分器，用于根據所述歐拉角信號進行信號跟蹤和微分處理，輸出角度跟蹤微分信號；
40、速度檢測模塊，用于檢測所述三軸電機的實時速度，并將所述三軸電機的實時速度輸入至線性擴展觀測器；
41、線性擴展觀測器，用于對所述實時速度進行觀測，輸出速度觀測微分信號和總擾動信號；
42、誤差補償模塊，用于根據所述角度跟蹤微分信號和所述速度觀測微分信號計算系統誤差，并將所述系統誤差輸入至線性誤差補償控制器；
43、線性誤差補償器，用于根據所述系統誤差和所述總擾動信號，計算輸出三軸電機的速度目標值；
44、電機控制模塊，用于根據所述速度目標值控制所述三軸電機的轉動速度。
45、進一步地，所述噴嘴的歐拉角包括章動角信號、旋進角信號和自轉角信號；
46、所述三軸電機用于控制所述云臺的滾動軸、偏航軸以及俯仰軸。
47、進一步地，所述角度跟蹤微分信號包括歐拉角的微分信號和跟蹤信號；
48、所述跟蹤微分器根據所述歐拉角進行信號跟蹤和微分處理，輸出角度跟蹤微分信號，包括：
49、根據輸入的歐拉角信號，計算最速控制綜合函數；
50、根據上一輪跟蹤微分器輸出的歐拉角的微分信號、預設的積分步長以及所述最速控制綜合函數，計算獲得當前時刻歐拉角的微分信號；
51、根據上一輪跟蹤微分器輸出的歐拉角的跟蹤信號、預設的積分步長以及上一輪跟蹤微分器輸出的歐拉角的微分信號，計算獲得當前時刻歐拉角的跟蹤信號。
52、進一步地，所述速度觀測微分信號包括速度觀測信號和速度微分信號；
53、所述線性擴展觀測器對所述實時速度進行觀測，輸出速度觀測微分信號和總擾動信號，包括：
54、根據所述實時速度和上一輪線性擴展觀測器輸出的速度觀測信號，計算輸出總擾動信號；
55、根據所述實時速度、上一輪線性擴展觀測器輸出的速度觀測信號、上一輪計算獲得的三軸電機的速度目標值和所述總擾動信號，計算當前速度微分信號；
56、根據所述實時速度、上一輪線性擴展觀測器輸出的速度觀測信號以及所述上一輪線性擴展觀測器輸出的速度微分信號，計算當前速度觀測信號。
57、進一步地，所述誤差補償模塊根據所述角度跟蹤微分信號和所述速度觀測微分信號計算系統誤差，包括：
58、根據當前時刻歐拉角的跟蹤信號和所述當前速度觀測信號，計算實際狀態誤差；
59、根據當前時刻歐拉角的微分信號和所述當前速度微分信號，計算微分誤差。
60、進一步地，所述線性誤差補償器根據所述系統誤差和所述總擾動信號，計算輸出三軸電機的速度目標值，包括：
61、根據所述實際狀態誤差、微分誤差及相應的增益系數，計算前級速度值；
62、根據所述總擾動信號和預設的系統系數對所述前級速度值進行補償，獲得所述速度目標值。
63、進一步地，所述速度目標值為根據所述前級速度值與所述總擾動信號計算獲得的差值與預設的系統系數的比值。
64、進一步地，所述電機控制模塊根據所述速度目標值控制所述三軸電機的轉動速度，包括：
65、采集三軸電機的電流信息和轉子角度信息，根據所述電流信息和轉子角度信息進行clark變換和park變換，獲得同步旋轉坐標系下的d軸電流和q軸電流；
66、基于所述轉子角度信息進行微分處理，獲得轉子角速度；
67、將所述速度目標值和所述轉子角速度輸入至速度調節器進行計算，輸出電流期望值；
68、將所述電流期望值、d軸電流和q軸電流輸入至電流調節器，計算獲得d軸電壓目標值和q軸電壓目標值；
69、根據所述轉子角度信息對所述d軸電壓目標值和q軸電壓目標值進行反park變換和反clark變換，獲得關于三軸電機的三相期望電壓值；
70、根據所述三相期望電壓值進行svpwm調制，生成控制信號控制所述三軸電機的轉動速度。
71、一種電子設備，包括處理器和存儲裝置，所述存儲裝置存儲有多條指令，所述處理器用于讀取所述指令并執行上述的方法。
72、本發明提供的用于無人機高空噴涂的云臺控制方法及裝置，至少包括如下有益效果：
73、(1)采集噴嘴的歐拉角信號和三軸電機的實時速度，通過跟蹤微分器對歐拉角信號進行跟蹤，通過線性擴展觀測器對實時速度進行觀測，通過線性誤差補償器計算輸出三軸電機的速度目標值，基于該速度目標值對三軸電機進行控制，跟蹤微分器、線性擴展觀測器和線性誤差補償器三者的協同配合，能夠基于噴嘴的歐拉角快速對三軸電機速度進行精準的控制和調整，從而快速調整云臺滾動軸、偏航軸以及俯仰軸的角度，在一定程度上克服因飛行不穩帶來的噴嘴晃動問題，保證噴嘴噴涂的準確性和可靠性；
74、(2)采用跟蹤微分器進行歐拉角的信號跟蹤，具備較好的抗噪性能，能夠有效地避免由于噪聲引入的誤差累積和信號振蕩問題；
75、(3)采用線性擴展觀測器與實時速度進行觀測，通過在線觀測未知擾動及系統動態特性，實時調整控制器的輸出，達到精確控制的目的。