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1、垂直起降自动飞行器飞行控制系统 参考手册一、 序言欢迎使用VTOL AFCS(垂直起降自动飞行控制系统)参考手册，并感谢您购买了这款高性能VTOL自动飞行控制系统。本手册会帮助您熟悉您的AFCS系统的正确安装和操作。VTOL AFCS 使用了Rotomotion公司极其敏感的姿态，航向，位置参考系统，并安装了最先进技术水平的传感器，GPS接收器，以及远程控制设备界面。VTOL AFCS 利用惯性传感器和GPS数据来感知飞行器的姿态和位置，并控制飞行器达到要求的姿态和位置。二、 介绍 本章给出了对于如何操纵VTOL AFCS的简要总览，以及对其的简要说明。本系统利用正在申请专利的技术达到了对于控
2、制器较高品质的的姿态和位置估计。多级控制器包括位置、速度、姿态控制器。操纵人员可以利用不同级别的通道指挥控制器以提供灵活的指挥和辅助调整。VTOL AFCS 可以使用上百个变量进行配置，这将会提供无可匹敌的控制灵活性。要将这个AFCS装配一个全功能的无人直升机上面需要许多技术：精通于理解和调整复杂PID控制系统，直升机遥控驾驶，直升机遥控器设置，直升机遥控调整和设置，起落架制作，隔振，遥感测量和网络系统，UAV系统集成，串行终端访问，UNIX操作系统（AFCS运行Linux），UNIX vi 编辑器，十六进制和二进制数学。Rotomotion提供了对于这些必需技能的咨询和支持，以成功地设计，构
3、造，调整和操纵无人驾驶直升机系统。操纵理论操纵一架无人驾驶直升机，是计算机程序利用当前直升机位置与期望位置之间的关系来操纵控制面。此外，控制器不仅与当前和期望位置相关联，而且还和当前和期望的速度，姿态（俯仰角，滚转角，偏航角）相关联。VTOL AFCS 利用惯性传感器和外部设备确定当前的位置，速度和姿态。所用的惯性传感器是三个加速度计和三个速度陀螺仪。航向外部设备为三个在地磁场中使用的磁力计和全球定位系统（GPS）数据。所有这些数据通过利用卡尔曼滤波和Rotomotion的技术可以迅速得到非常精确的直升机当前位置，速度和姿态估计。接下来，计算机利用这个结果产生执行机构命令。执行机构命令是通过P
4、ID控制系统产生的。（也可以利用其他的控制系统，联系Rotomotion经销商以获得更多信息） 这些命令是基于当前的位置和速度估计同操纵者期望的位置和速度之间的偏差而产生的。三个控制系统（位置，速度，姿态）连接到一起形成了一个数据流图。位置，速度，姿态估计做为三个输入，输出为执行机构命令。无人驾驶直升机的操纵者发送命令通知控制系统他的需求。这些命令可以通过手持设备发送，也可以通过计算机发送。手持设备有两个高保真操纵杆和数字开关和拨盘。操纵者可以通过几种模式控制无人驾驶直升机：姿态，速度，保持，以及位置模式。另外，手持控制器连通或切断AFCS。当切断AFCS时，手持控制器用来以手动模式控制直升机
5、。在手动模式下，AFCS不对任何控制面产生影响。这时，直升机完全由操纵者来驾驶。如果通过计算机给出AFCS指令，就可以达到最大的控制灵活性。无论使用图形界面的地面控制站，还是命令行工具或者自定义编码，都可以指挥AFCS并得到它的状态。图形地面控制站具有点击-飞行界面，即点击在活动地图上的点，然后将这个点的信息传送给无人直升机。命令行工具具有可以返回当前姿态和位置并指挥无人直升机至给定坐标点的程序。自定义编码可以给AFCS直接发送指令并得到AFCS的接近实时的全带宽的遥感数据。除具有飞行员正常驾驶直升机的技术之外，操纵者还必须具有在座舱外驾驶直升机的本领。这对于驾驶时与座舱内驾驶有不同方向的无人
6、直升机驾驶是非常困难的。当无人直升机的尾桨指向操纵者的时候驾驶的方向与座舱驾驶相似（很抱歉，Roromotion公司的无人直升机只能够提供给操纵者7英尺的飞行高度）。然而，当无人直升机指向操纵者的时候，方位几乎是完全相反的。例如，如果无人直升机开始向左倾斜然后开始向左加速，操纵者就需要向左推操纵杆以抵消这种运动。手动操纵无人直升机的能力是非常重要的。如果想要成为完全精通的操纵者就必须能够成功并且安全地安装、测试、调整以及操纵无人直升机。AFCS并不具有自动起飞和降落功能。AFCS的安装和组建为了驾驶无人直升机，VTOL AFCS必须成功的安装在直升机上。VTOL AFCS几乎对所有大小的无人直
7、升机都适用，并只有很少对于机身的要求：l 能够有足够大小和升力以安装VTOL AFCSl 三机械伺服系统混合自动倾斜器或90度十字盘控制结构自动倾斜器l 能够使安装的VTOL AFCS具有较小的振动l 能够提供VTOL AFCS的电源（7.2V-12V，700mA）和无线局域网络（计算机控制）。一些汽油引擎遥控直升机需要将磁力计安放于较远位置。这是因为，如果VTOL AFCS安装得距离引擎的调速轮磁体过近，磁力计将无法正确指示地磁场。安装机身设置遥控器设置磁力计校准AFCS 设置测试测试测试测试测试图 1. 总体设置步骤Rotomotion公司已经在为了使安装和使用AFCS尽可能容易上面做出了
8、很大的努力。然而，在安装，构造，调整和操纵本AFCS时仍然有许多细节要注意。在开始配置过程之间充分地阅读本文是非常重要的。此外，一些过程当中需要制造数据，以进行测试结果的评估。例如，当安装AFCS时，需要确定AFCS检测到的振动水平应在一定的界限之下。这项服务由Rotomotion公司提供，并不需另外收费。本向导目的在于将遥控直升机改装成为无人驾驶直升机。安装过程将按照完全可靠的过程进行。1 安装航电和其他必须设备。除需要保留遥控直升机上通常的航电设备以外，还需要：a) 陀螺仪：建议使用能够适用标准伺服系统的陀螺仪（例如，建议使用双叶（Futaba） GY-401，而不建议使用JR 5000T
9、）。b) 调速器：例如Futaba GV-1发动机调速器。c) 伺服系统：Rotomotion建议使用高质量的数字伺服系统。数字伺服系统定位要比模拟伺服系统精确得多。并且，其对于相同功耗，可以输出更大转矩。d) 4.8V伺服系统电池。2 安装无人直升机所需特殊航电设备。a) 自动飞行控制系统（AFCS）：这个盒子是整个无人直升机的心脏。伺服系统、GPS天线、电源、Futaba 1024PCM信号以及无线遥感设备都连接到AFCS飞控盒上面。特别地，需要对AFCS进行隔振。b) 无线收发设备：这使得地面站可以接受飞行器的状态信息地面站操纵者可以发送无人直升机导航指令。Rotomotion当前建议使
10、用标准IEEE 802.11无线传输协议。c) 7.2V （六芯）AFCS电池：AFCS 所用电流为600mA。无线遥感收发器通常利用这块电池，可以直接使用或通过一个5V的转换器。大多数遥感部件所用电流为800mA和1.2A。d) 普通遥控接收器：接收手动飞行指令和操纵人员的有限导航指令。只支持Futaba 1024PCM和Futaba/JR PPM协议（不支持JR PCM）。AFCS已经成功地安装在了拥有隔振的起落架上。这个起落架的设计使得AFCS非常接近主旋翼的轴线（重心位置）。1. 机身调整。当成功地安装了AFCS和其它无人驾驶设备之后，必须使AFCS对于这个特定的机身进行初始化设置。2
11、. 收发器调整。AFCS需要信道以达到进入自动驾驶和进行自动驾驶模式设置。3. 磁力计校准。每个磁力计安装在机身上都需要精细的硬铁校准以消除周围磁性物体影响。这个调整显现出了飞行器磁场畸变性质。为了AFCS成功的控制直升机，必须将将这个调整做好。4. AFCS调整。为了AFCS成功控制直升机，必须将飞行控制器增益调整好。三个控制器（姿态，速度，位置）具有包含三个参数（比例，积分，微分）的三套增益设置（相对于每一个轴）。姿态增益特定于每一个机身/起落架设计，而速度和位置增益帮助在恶劣的环境或特定的飞行状态当中调整直升机。三、 安装注意事项为了将普通的遥控直升机改装成为无人驾驶直升机，需要安装附加
12、的设备：航电设备、电源和结构设备。从前的直升机AFCS系统需要在机身上面安装大量的设备。Rotomotion将这些设备全部安装在一个8*4*3英寸重1.7磅的盒子里。我们的AFCS用铝进行封装，这样可以在电子干扰环境中得到优良的惯性数据，并散热和进行长时间的稳定、持续的使用。除Rotomotion的AFCS之外，还需要将一些其它的无人驾驶飞行器所需设备安装在遥控直升机的机身上：1. 特定的遥控接收器（包括）2. 遥感测量收发器（不包括）3. 7.2V电池（不包括）4. 起落架（不包括）5. GPS天线（包括）6. 引擎关闭器您需要配备必要的基本设施以在机身上支持Rotomotion的AFCS。
13、如果机身是很大的负载或者动力较小，您就必须考虑您所有的设施的重量问题。如果您发现从其它的方向安装AFCS更为容易的话（任何与直升机工作方向正交的方向），请联系Roromotion公司获得方向的专项帮助。AFCS必须安装在低振动的平台上。Rotomotion提供了2个免费的振动分析报告。这些报告是从分析地面站的日志当中得到的，所以地面站必须记录直升机的飞行以提供足够的分析数据。AFCS通过多芯电缆连接除了脉冲编码调制手动/安全信号和伺服系统信号/电源之外的所有的功能。多芯电缆通过一个25针D-Sub连接器。多芯电缆具有RJ-45局域网电缆公头，两个7.2-14V J-型直流电源母头，J-型母头控
14、制台串行端口，平台偏航编码器J-型母头（可选），平台俯仰编码器J-型母头（可选），DGPS J-型母头（可选）。飞行器前方GPS天线DB25 AFCS 默认方向AFCS需要7.2V的电源。这个电源也可以调整到14V但输入尽可能要平稳，AFCS并没有经过将交流发电机的输出矫正后作为输入的广泛测试。我们现在建议使用高质量的镍镉或镍氢电池，这样可以拥有30%的使用裕度。当输入为8V时AFCS电流大概为600mA 。无论使用何种电源，测量当前状态以确定当前所采用的电源系统足以满足需求。四、 软件Rotomotion的AFCS软件系统主要有两部分构成：机载系统和地面站系统。两个部分之间利用计算机通过UD
15、P协议进行通信。使用UDP协议，您可以高效，并接近实时地进行操纵。但是，这需要高级编程能力。请联系Rotomotion以获得软件定制和咨询服务。机载系统在总体结构上是作为服务器的，它向客户机提供如当前姿态、位置，以及当前期望姿态，当前期望位置，滚转传感器数据和其它信息。您会注意到这些数据是实时的，系统不提供数据存档功能。数据存档是由地面站进行日志记录来完成的。机载系统的设置记录在机载系统上的一个文本文件上。您可以通过AFCS的多芯电缆控制台串行端口来对此系统进行操作。利用一个串行（或调制解调器）端口中断程序将波特率设置为38400，8-N-1（8位数据位 无奇偶校验位,1位停止位）模式，无硬件
16、或软件流控制，您可以登入并编辑配置文件。高级用户可以在机载系统当中加入其它程序以增强系统功能。地面站系统以图形界面来操控无人直升机，数据日志系统，状态观测器，以及调整系统。您必须具备一台地面站计算机以及网络和无线遥感所需要的一切设施。Rotomotion提供的软件支持GNU/Linux系统和一些Windows操作系统。本文会主要介绍应用于Windows（Win32）系统当中的软件的安装和数据日志系统的使用。请联系Rotomotion公司获得在其它操作系统当中使用的帮助。完全安装的AFCS软件系统并且确定可以使用；由于磁力计经过了出厂预设，安装在机身上之后，在进行完全校正之前，是不会拥有精确的指
17、向数据的。当通电之后，AFCS的软件系统就开始运行，30秒之后系统便可以使用。当系统可以使用之后，地面站系统软件可以与其建立通信并开始显示状态数据和发送指令。但是，机载传感处理系统需要60秒的时间进行初始化。如果当通电的时候机载系统遭遇了很大的温差（如移至室外或其它情况，产生了大于10摄氏度的温差），AFCS传感处理系统可能需要5分钟的时间来进行初始化。当地面站显示的状态与直升机的实际状态一致并且只有当直升机移动显示才移动的时候，传感系统就是已经初始化完毕了。您必须将地面站软件安装在计算机上。这台计算机需要拥有与无人直升机进行遥感IP通信的功能。同时，地面站计算机需要有足够的计算和图形显示能力
19、面站地面站软件的作用是用来观测无人驾驶直升机当前的状态，向其发送指令和对其进行调整的。这个程序有几个命令行选项：用法： ground 选项-h 帮助 本帮助-s 服务器主机 服务器主机名-p 端口状态 服务器端口-v 详细 增加详细程度-l 状态文件名 将状态数据记入日志必须制定主机名称才能使AFCS与地面站建立连接。而且，还需要制定日志文件名称，如果文件已经存在，将会被覆盖掉。注意最好在任何AFCS的飞行当中都建立日志文件，这样如果在飞行当中出现了任何的问题，就可以通过日志文件来确定问题出现在什么地方。Grond程序是由选项卡界面构成的，这些选项卡将功能进行了归类。重要的AFCS状态信息在每
20、一个状态卡上面都一直显示。默认的选项卡为活动地图界面：状态栏当中有系统报警器，脉冲调制累加计数器，GPS 垂直精度衰减因子速度错误估计，通讯错误累加器和网络重新连接按钮。系统报警器显示了附加系统是否工作的状态。绿色表示附加系统正常工作，黄色表示工作于边缘状态，而红色或黑色则表示错误或运行状态无法识别。注意系统报警器是针对于附加系统的。这些显示并不足以完全判定附加系统是否正常工作。还必须考虑其它的因素，例如环境和机械系统状况。不要仅仅依靠这些显示来判断飞行状况。系统完备指示：最高级别的状态。当所有的系统准备完毕，指示器显示为绿色。起飞指示：指示直升机已经做好了起飞准备。GPS指示：指示GPS接受
21、已经达到高质量飞行标准，显示为黄色。AHRS指示：指示出姿态/航向辅助系统准备完毕。无线电指示：指示手动/安全飞行模式启用。GPS垂直精度衰减因子是衡量GPS附加系统所报速度错误的标准。无人直升机飞行需要垂直精度衰减因子在40以下。当垂直精度衰减因子小于15的时候将会得到最好的飞行品质。许多因素都会对垂直精度衰减因子产生影响：大气条件，卫星位置和电子干扰。脉冲调制错误累加计数器显示了接受的错误数据包数量。手动/安全发送器通过1024PCM方式向无人直升机发送数据。采用CRC和校验方式。当AFCS解码脉冲调制的时候，将利用CRC进行检查。当检查出错误，累加计数器就会加1。当累加计数器溢出，累加计
22、数器的背景颜色就会变成红色。这时，手动操作就失效了，因此必须停止引擎。重新联网按钮在地面站与无人直升机进行进行连接测试的时候是非常有用的。当地面站开始工作，它将试图与无人直升机建立连接。这时它自动采用的就是这个功能。以后的连接便是手动点击这个按钮。地图选项卡活动地图指示出了当前直升机的位置和航向，以及图形轨迹，姿态指示器，前飞速度，侧滑速度，垂直速度，AFCS时间/数据，日志文件标注输入，地图居中选项，地图指向选项，和地图比例调整。活动地图在网格活动地图上面显示了一个直升机图形，这个地图的大小可以通过拉动右面的滚动条来进行调整。大小调整时会对网格刻度进行细分。网格的比例尺可以在1米到500米之
23、间变化，每个比例尺有5个刻度。最小的地图为长宽30米，最大的为长宽2000米。当AFCS进入自动驾驶模式后双击地图上的某个点会使直升机飞向该点。注意请在双击地图上某点之前确认已经将地图大小调整好，否则可能会使直升机飞出两公里远。警告AFCS不具备任何障碍躲避系统。所以，直升机的操纵者必须避免直升机遇到飞行障碍。直升机在地图上飞行会留下飞行轨迹。轨迹长度大概为30秒。地图可以通过地图居中模式来调整。地图模式有：a) Origin：地图中心点位于（0,0）处。b) Heli：地图中心位于直升机上。c) Waypoint：将地图中心定位于期望点处。d) Fixed：手动确定地图中心位置（鼠标左击拖拽
24、）。地图指向模式有：a) North：地图顶部指向北方。b) Heading：地图顶部指向与直升机航向一致。c) Velocity：地图顶部指向当前速度方向。d) Fixed：手动旋转地图（鼠标右击拖拽）。姿态指示器：姿态指示器显示了与水平相关的直升机姿态，与其他通常的姿态指示器显示相同。除了姿态显示以外，当进入自动驾驶模式，姿态指示器还显示了期望了姿态和航向（黄色箭头）。在姿态指示器两侧显示了当前和期望速度条。注意：记录区是用来将注释纪录到日志文件当中的。这会方便注释日志文件，如记录事件，天气情况等。配制选项卡增益无人直升机的调整是通过调整增益系数来实现的。有三组增益：姿态，速度，位置。在后
25、面的章节当中接受了将无人直升机参数调至正确的方法。而且当无人直升机处于自动驾驶模式的时候将增益系数上传至直升机上才会产生作用。通过这种方式，新的增益系数会迅速地产生效果。刷新按钮是用来下载当前AFCS增益系数的。如果想要永久地将AFCS的增益系数保存，需要修改机载系统的配置文件。控制模式AFCS控制模式默认根据姿态进行设置。AFCS可以设置为一种或几种模式：1. 姿态：这个模式为保持期望的姿态。姿态指令是通过移动遥控器上的摇杆来发出的。当处于自动驾驶模式时，当前的飞行姿态被做为基本姿态，并且以后的姿态指令是与其相关的。因此，起动自动驾驶系统时直升机各轴向速度应接近于零，这一点非常重要。此外，在
26、这个模式当中没有高度保持。对于轴的控制取决于自控驾驶的轴控模式：1) 模式0：控制器只控制滚转2) 模式1：控制器控制滚转，俯仰和偏航3) 模式2：不使用2. 保持：这个模式是用来保持位置。遥控器不会对控制轴产生作用。计算机指令仍然可以发送到直升机上面。对于轴的控制取决于自控驾驶的轴控模式：1) 模式0：控制器只控制侧滑。俯仰，总距和偏航由操纵者手动控制。2) 模式1：控制器控制前飞，侧滑，和偏航，总距由操纵者手动控制。3) 模式2：控制器控制所有的轴。遥控器不对直升机控制，但自动驾驶仍然禁用。3. 速度：这个模式允许手动控制速度。但是由于没有位置控制，操纵着必须控制直升机飞行的速度以到达期望
27、位置。例如，阵风会使直升机位置产生偏移，操纵者需要手动操纵以抵消这种影响。当启用自动驾驶系统时，当前直升机飞行速度被作为后面控制的基础速度。对于轴的控制取决于自控驾驶的轴控模式：1) 模式0：只控制侧滑速度。垂直速度通过手动进行控制。2) 模式1：控制前飞，侧滑和偏航速度。垂直速度通过手动进行控制。3) 模式2：控制前飞，侧滑和偏航速度。垂直方向保持自动驾驶起动时的高度。状态选项卡状态选项卡显示了AFCS的状态数据，手动操纵器状态和位置，自动驾驶伺服系统指令和摄像机平台状态和位置。这个选项卡集中了各种状态以及传输速率和摄像机。状态信息包含姿态航向系统，惯性测量装置，GPS和摄像机状态。传输速度
28、类包括遥控器无线连接状况，遥控器设定位置以及自动驾驶伺服系统指令位置。摄像机类当中包括模式选择，当前位置和期望/指定位置。状态状态数据包括：1. 角度（Angle）：滚转，俯仰和偏航。偏航的指示为180至-180度。这个数据通过姿态航向系统利用惯性测量装置测得。2. 速率（Rates）：滚转，俯仰和偏航速率。通过惯性测量装置测得（度每秒）。3. 加速度（Accel）：X（向前），Y（侧向），Z（垂直）加速度。通过惯性测量装置测得（米每秒的平方）。4. 位置（Pos）：当前与原始切平面相关位置。通过位置过滤器得到。5. XYZ速度（Vel XYZ）。6. NED速度（Vel NED）。7. 粗略
29、位置（Pos RAW）。8. 位置偏差（Pos Delta）：只有当处于自动驾驶模式的时候才显示当前位置与期望位置之间的偏差。9. 卫星（Sats）：被当前GPS系统所使用的卫星数目。10. 位置精度误差（Pdop）：由GPS系统产生的错误位置估计。11. 速度精度误差（Vdop）：由GPS系统产生的错误速度估计。12. 电压（Voltage）：惯性测量装置/伺服系统电压。当降至4.8V以下时，飞行会出现不安全。当其出现时，电压迅速降低，此时必须通知直升机飞行。13. 姿态航向系统轨迹（AHRS Trace）：姿态航向系统作用。在飞行操纵当中这个值应当小于2。但当AFCS为固定（在地面上）时，
30、这个值较高是正常的。飞行当中如果这个值大于2，说明传感器已经损坏。14. GPS轨迹（GPS Trace）：GPS系统作用。这个数字指示了GPS位置过滤器的运行情况。15. 摄像机位置（Camera Position）：北方/东方（如果装备了）：指示当前摄像机视角，可以输入新的视角。网络速度数据组包括：1. 滚转/自动（Roll/AUT）：滚转指示条手动操纵遥控器滚转杆的位置。在滚动指示条下面是自动指示条，它只有当AFCS控制滚转伺服系统的时候才被激活，激活后它将指示AFCS所给出的伺服系统位置。2. 俯仰/自动（Pitch/AUT）：俯仰指示条手动操纵遥控器滚俯仰的位置。在俯仰指示条下面是自
31、动指示条，它只有当AFCS控制俯仰伺服系统的时候才被激活，激活后它将指示AFCS所给出的伺服系统位置。3. 偏航/自动（Yaw/AUT）：偏航指示条手动操纵遥控器偏航杆的位置。在偏航指示条下面是自动指示条，它只有当AFCS控制偏航伺服系统的时候才被激活，激活后它将指示AFCS所给出的伺服系统位置。4. 节流阀/自动（Thr/AUT）：节流阀指示条手动操纵遥控器节流阀杆的位置。在节流阀指示条下面是自动指示条，它只有当AFCS控制节流阀伺服系统的时候才被激活，激活后它将指示AFCS所给出的伺服系统位置。5. 总距/自动（Coll/AUT）：总距指示条手动操纵遥控器总距杆的位置。在总距指示条下面是自
32、动指示条，它只有当AFCS控制总距伺服系统的时候才被激活，激活后它将指示AFCS所给出的伺服系统位置。6. 数据包（Pkts）：这个与网络数据包显示相同，它将网络数据包进行累加，接受速率为30HZ。7. 位校验（CRC）8. 通讯错误（Glitch）9. 陀螺仪（Gyro）10. 模式（Mode）11. 偏航（Heading）12. 节流阀（Throttle）13. 自动驾驶（Autopilot）：自动驾驶启用指示。摄像机如果AFCS具有摄像机控制软件，那么就可以控制面板和伺服系统。同时，位置解码器会将面板和倾转角度报告给飞行控制器。日志选项卡日志选项卡显示了实时记录图表。图2. 北飞10米然
33、后南飞的记录图表显示记录图表有以下几项：1. 陀螺仪旋转率（PQR）：滚转，俯仰和偏航。2. 加速度（Accel）3. 速度（Vel）：NED速度（GPS/惯性导航系统（INS）。4. 磁力计（Mag）机载飞行控制器AFCS由计算机和传感器组成。在计算机当中，有一个负责导航系统。可以与这个计算机通过以太网进行串口连接。网络采用电缆当中的公头网线进行连接。如果使用集线器或转换器，当使用这个插头的时候要注意将其插入uplink插口。一些转换器会自动完成线路的搭接。局域网应具有搭接，这样就可以直接将其插入无线设备的插口当中。电缆当中还有一个J-型母头串行连接器。为了将J-型口转成DB-9型母头插口，
35、启动时启动终端程序的，就可以实时地看到启动脚本的输出情况。AFCS启动之后，就会出现串行口的登陆提示（如果与AFCS连接以后看不到提示，请按Enter键）以太网连接要通过以太网端口进行连接，需要一个叫做SSH的工具。这个工具不运行在系统当中。利用如下SSH设置：一旦进入了AFCS当中，就可以用vi编辑器对配置文件进行编辑。配置文件当中有许多的参数。具体内容请参照附录A。您需要重新对AFCS加电来使其装载新的配置文件。重启也可以通过在AFCS终端执行reboot命令来实现。机身与AFCS的集成伺服系统直接与飞行控制器相连。AFCS使用Futaba系统进行手动和自动飞行控制。伺服系统用以下方式进行
36、连接：插槽连接 0伺服系统电池 1滚转 2俯仰 3节流阀 4偏航 5偏航增益 6总距 7面板 8倾斜 9NC P脉冲调制信号小心地将伺服系统安装于正确的方向上（AFCS底面朝向地面）。用线将伺服系统松弛地连接到AFCS上。GPS天线需要安装在能够完全暴露天空下的位置上。而且，将天线从主轴方向安装可以尽可能大的防治桨叶遮挡GPS信号。如果您采用安装较远的磁力计，要将其安装在远离电子干扰（包括发动机点火）和磁性金属。安装好接收器，小心得将插头插入AFCS的P插槽当中，将P线插入Rotomotion改进的伺服系统通道当中：厂家脉冲调制信号通道Hitec7Futaba9当采用Futaba 接收器的时候
37、，通道1-8可以产生有效伺服系统信号。然而，未改装的Hitec接收器无法产生有效的伺服系统信号。测试伺服系统和接收器连接：1. 给AFCS单元通电。2. 在插槽0上面连接一个4.8V电池。3. 给遥控器通电（检测Futaba 1024PCM信号编码是否正常）。4. 测试各通道，需要时颠倒通道顺序。遥控器设置AFCS设计上利用Futaba 的发射/接收系统。一些通道被AFCS系统占用（机械自动倾斜器混合模式，CCMP模式将另作单独介绍）。通道 1： 滚转通道 2： 俯仰通道 3： 节流阀通道 4： 偏航通道 5： 偏航增益通道 6： 总距通道 7： （3路）自动飞行控制模式通道 8： 备用通道
38、9： （2路）进入自动飞行调节器（如Futaba GV-1）需要根据节流阀杆的位置进行调节。如何设置AFCS使其利用调节器或节流阀曲线请参照附录A。当AFCS设置好使用调节器的时候，在整个过程当中都会使用在自动飞行当中所用的节流阀控制指令。通过这种方法，自动驾驶系统永远也不会脱离调节器而使得节流阀在20%的极限之下。但是，当使用调节器的时候，确认遥控器同时具有一个有效的节流阀曲线以防调节器失效。通道9是自动驾驶选择通道。在Futaba无线电系统当中，这个通道是一个布尔通道（只有开和关两个状态）。将这个通道设置为便利的选项。通道7是自动驾驶模式控制，并且必须设置三路开关。给系统加电，并确认每一个
39、伺服系统在正确方向正确工作。根据机身调节遥控器（通道方向，通道终点调节）。细心检查，确认利用无线电系统可以成功地手动操纵直升机飞行。必须将AFCS配置好以使其正确的驱动伺服系统。给系统加电（这是伺服系统合接收器也同时加电）。AFCS系统必须连接到局域网当中，这样才能通过地面站来控制AFCS。AFCS局域网电缆的封装是可搭接电缆。因此，它可以直接通过局域网集线器的up link口和其他的计算机相连。当地面站开始运行并连接上AFCS以后，确认遥控器电源已经接通而且AFCS可以接收到其信号。选择“状态”选项卡查看手动输入。确认所有的伺服系统可以正确的操纵。配置文件参数值DIRROL+1或-1DIRP
40、IT+1或-1DIRYAW+1或-1DIRCOL+1或-1通过连通9通道的开关启用自动驾驶系统。在“状态”选项卡上，显示了“自动”按钮。同时，当打开自动驾驶的时候，期望姿态指示会显示在姿态指示器上面。确认自动驾驶模式设置到了模式2（通过连接到7通道上的3路开关），以及飞行控制器正在使用姿态控制器。飞行控制器默认状态为使用姿态控制器，它可以通过地面站的“配置”选项卡来更改。首先，要设置滚转，俯仰和偏航。当启用自动驾驶时，指示器用黄色的三角形指示出自动驾驶期望保持的姿态。当输入一个右滚的命令，期望滚转指示应该移向左侧。如果指示器移向了右侧，就必须更改AFCS配置文件当中的滚转方向参数（DIRROL
41、），并重新启动飞行控制器。确认更改已经生效。接下来必须检查增益方向。在启用自动驾驶的状态，检查自动倾斜器的运动。输入一个右滚指令，自动倾斜器应当向右滚转。手动向右滚转机身，自动倾斜器将保持水平。如果自动倾斜器向左滚转，滚转姿态增益就必须反过来。在“配置”选项卡上，将滚转增益全部取反（三个）。再按上法操作，运动就应该正确了。改变的增益参数可以永久的存储在配置文件当中。给出抬头指令。期望俯仰指示将向上移动。如果指示器向下移动，就要修改AFCS配置文件当中的俯仰方向参数（DIRPIT）并重新启动飞行控制器。确认更改已经生效。接下来必须检查增益方向。在启用自动驾驶的状态，检查自动倾斜器的运动。输入一个
42、抬头指令，自动倾斜器应当抬头。手动向前转动机身，自动倾斜器将保持水平。如果自动倾斜器低头，俯仰姿态增益就必须反过来。在“配置”选项卡上，将俯仰增益全部取反（三个）。再按上法操作，运动就应该正确了。改变的增益参数可以永久的存储在配置文件当中。当输入一个右偏航的命令，期望偏航指示应该移向左侧。如果指示器移向了右侧，就必须更改AFCS配置文件（DIRYAW），并重新启动飞行控制器。确认更改已经生效。接下来必须检查增益方向。在启用自动驾驶的状态，检查尾桨的伺服运动。输入一个右偏航指令，尾桨伺服系统应向右偏转。手动向右转动机身，尾桨伺服系统则会回到中心位置。如果尾桨向左偏转，偏航姿态增益就必须反过来。在
43、“配置”选项卡上，将偏航增益全部取反（三个）。再按上法操作，运动就应该正确了。改变的增益参数可以永久的存储在配置文件当中。利用flyto命令来测试总距方向。在这个测试当中伺服系统必须通电。在“配置”选项卡当中设置飞行控制器使用位置保持控制器，启用自动驾驶。注意总距设置当中的自动倾斜器位置。输入命令：这时，自动倾斜器会增加总距（在大多数直升机上为自动倾斜器上移）。输入命令：这时，自动倾斜器会向下移动。如果自动倾斜器移动的方向不对，需要更改AFCS配置文件中的总距方向参数DIRCOL。磁力计校准在无人直升机组装好以后，必须对磁力计进行校准。校准是通过比较无人直升机在罗盘上读取得方位和磁力计的输出来
45、FF75将直升机指向北方，读出磁力计Y传感器读数。再将直升机指向南方，读出磁力计Y传感器读数。两个读数应当在3或4之内。如果不是，就要检查一下是不是直升机指向正不正，以及磁力计是直线安装的。电子干扰也可以产生这个问题，将读数取平均值通常可以得到满意的飞行结果。将直升机指向西方，读出磁力计X感器读数。再将直升机指向东方，读出磁力计X传感器读数。将直升机指向北方，并保持让它的指向，向右旋转直升机90度，记录下磁力计Z的读数。再将其向左旋转90度记录下磁力计Z的读数。这些读数需要在配置文件当中更新。打开配置文件编辑如下参数：MAGXHIMAGYHIMAGZHI保存文件，重新给AFCS通电启动。在AF
46、CS重新启动之后，利用地面站软件确认校准。绕着罗盘旋转直升机，检查显示航向。如果显示于罗盘读数相差大于2度，要重新校准。调整自动驾驶AFCS设定了一组增益值，对于一架调整好的无人直升机来说，这些增益值仅标示了调节的大小。要成功地完成调节，需要调节复杂PID控制系统的经验。在启用自动驾驶之前，要进行完全的台架试验测试。台架试验无线电测试：检查PPM项，已确认能够接受无线电通道。检查各无线电通道检查伺服系统电源，并且飞控系统运转正常。双重检测尾桨方向。检查节流阀滑块方向与总距之间的关系。将模式调整到模式2，并确认。将模式调整倒模式1，并确认。将模式调整倒模式0，并确认0模式已经被选定。选择陀螺仪自
47、然震荡模式（不要用固定方向模式）。转到增益单并刷新增益。这些增益对特定的直升机应当是相适应的。确认“姿态”模式已经被选定。滚转测试：打开自动驾驶开关，这时不会有明显的伺服系统变化，姿态指示器上会指示出期望三角形。确认俯仰，偏航，节流阀以及总距仍保持为手动。给出完全右滚指令，确认自动倾斜器向右倾斜并且姿态指示器当中对应的三角形向左移动。手动将直升机向右滚转，自动倾斜器会保持水平。松开操纵杆，确认自动倾斜器向左偏转。将直升机放回水平位置，确认自动倾斜器也回到水平。给出完全左滚指令，确认自动倾斜器向左倾斜。手动将直升机向左滚转，自动倾斜器会保持水平。松开操纵杆，关闭自动驾驶俯仰测试：选择遥控器上的模
48、式1。按照滚转测试的方法测试俯仰。确认前飞指令会引起三角形向下移动，并且后退回引起三角形向上移动。偏航测试：选择遥控器上的模式1。确认陀螺仪的自然震荡模式。启用自动驾驶系统。给出向左偏航指令，黄色的三角形应该向右移动，伺服系统输出滑块应当按照与无线电输入相同的方向运动。将直升机向左旋转，很难看到任何变换，这是因为陀螺仪的原因。给出向右偏航指令，黄色三角形应当向左移动。关闭自动驾驶。位置测试：在增益单上选择“位置”（而不是“保持”）。在地图运动模式上选择“居中”。将直升机指向正北方。确认启用遥控器上模式1。确认陀螺仪的自然震荡模式。启用自动驾驶。给出向北平飞指令，红色三角形应当向北移动。确认自动
49、倾斜器向前倾斜，如果利用卫星数目只有5颗，这可能很难看到。您可能必须发复启用自动驾驶来设定零位置。给出向南平飞指令，红色三角形应当向南移动。确认自动倾斜器向反方向倾斜。同理，测试东西两个方向。关闭自动驾驶。总距测试：选择遥控器上的模式2。将总距杆调至3/4位置。确认至少使用了5颗卫星，最好7颗。增加总距，注意输出滑块的方向。回复至3/4位置。启用自动驾驶。给直升机辅助升力，确认输出滑块向着相同方向移动。实际的伺服系统输出会非常非常小，难以观察得到。关闭自动驾驶系统。调整自动驾驶在调整自动驾驶之前必须用手动控制来检查直升机。小型直升机的飞行品质与重量和重心位置关系非常大。所以，操纵者必须通过足够
50、的手动驾驶来熟悉其直升机的特性。将所有设备安装在直升机上以后再进行飞行，并同时使AFCS与地面站之间建立连接。在手动飞行当中，在地面站上建立日志文件，以分析直升机的震动特性。当建立日志文件时，再引擎马上启动时，重新启动地面站软件，这样日志文件当中就包含了几乎所有的相关数据。在直升机降落以后，退出地面站软件来关闭日志文件。将这个文件压缩并发送email到以获得震动分析（或其他支持）。确认系统通过了台架测试。修正所有的问题。选择一个合适的自动驾驶启用位置。这个位置应当不要太远而不宜观测和飞行。但也不要太近，这样就可以有足有的恢复时间。选择一个大约10米高20-30米远的位置。这样可以使操纵者将直升机悬停，以有时间思考直升机应出现的形态。必须在稳定悬停状态启用自动驾驶。尽可能地使直升机的水平和垂直速度为零。调整的步骤为：1. 姿态模式调整1) 单滚转2)
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