FDM/LaRCsim.cxx

   1 // LaRCsim.cxx -- interface to the LaRCsim flight model
   2 //
   3 // Written by Curtis Olson, started October 1998.
   4 //
   5 // Copyright (C) 1998  Curtis L. Olson  - curt@me.umn.edu
   6 //
   7 // This program is free software; you can redistribute it and/or
   8 // modify it under the terms of the GNU General Public License as
   9 // published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  10 // License, or (at your option) any later version.
  11 //
  12 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  13 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15 // General Public License for more details.
  16 //
  17 // You should have received a copy of the GNU General Public License
  18 // along with this program; if not, write to the Free Software
  19 // Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  20 //
  21 // $Id$
  22 // (Log is kept at end of this file)
  23
  24
  25 #include "LaRCsim.hxx"
  26
  27 #include <Aircraft/aircraft.hxx>
  28 #include <Controls/controls.hxx>
  29 #include <Flight/flight.hxx>
  30 #include <Flight/LaRCsim/ls_cockpit.h>
  31 #include <Flight/LaRCsim/ls_generic.h>
  32 #include <Flight/LaRCsim/ls_interface.h>
  33
  34
  35 // Initialize the LaRCsim flight model, dt is the time increment for
  36 // each subsequent iteration through the EOM
  37 int fgLaRCsimInit(double dt) {
  38     ls_toplevel_init(dt);
  39
  40     return(1);
  41 }
  42
  43
  44 // Run an iteration of the EOM (equations of motion)
  45 int fgLaRCsimUpdate(fgFLIGHT& f, int multiloop) {
  46     double save_alt = 0.0;
  47
  48     // lets try to avoid really screwing up the LaRCsim model
  49     if ( f.get_Altitude() < -9000 ) {
  50         save_alt = f.get_Altitude();
  51         f.set_Altitude( 0.0 );
  52     }
  53
  54     // translate FG to LaRCsim structure
  55     fgFlight_2_LaRCsim(f);
  56     // printf("FG_Altitude = %.2f\n", FG_Altitude * 0.3048);
  57     // printf("Altitude = %.2f\n", Altitude * 0.3048);
  58     // printf("Radius to Vehicle = %.2f\n", Radius_to_vehicle * 0.3048);
  59
  60     ls_update(multiloop);
  61
  62     // printf("%d FG_Altitude = %.2f\n", i, FG_Altitude * 0.3048);
  63     // printf("%d Altitude = %.2f\n", i, Altitude * 0.3048);
  64
  65     // translate LaRCsim back to FG structure so that the
  66     // autopilot (and the rest of the sim can use the updated
  67     // values
  68     fgLaRCsim_2_Flight(f);
  69
  70     // but lets restore our original bogus altitude when we are done
  71     if ( save_alt < -9000.0 ) {
  72         f.set_Altitude( save_alt );
  73     }
  74
  75     return 1;
  76 }
  77
  78
  79 // Convert from the fgFLIGHT struct to the LaRCsim generic_ struct
  80 int fgFlight_2_LaRCsim (fgFLIGHT& f) {
  81
  82     Lat_control = controls.get_aileron();
  83     Long_control = controls.get_elevator();
  84     Long_trim = controls.get_elevator_trim();
  85     Rudder_pedal = controls.get_rudder();
  86     Throttle_pct = controls.get_throttle( 0 );
  87     Brake_pct = controls.get_brake( 0 );
  88
  89     Mass =      f.get_Mass();
  90     I_xx =      f.get_I_xx();
  91     I_yy =      f.get_I_yy();
  92     I_zz =      f.get_I_zz();
  93     I_xz =      f.get_I_xz();
  94     Dx_pilot =  f.get_Dx_pilot();
  95     Dy_pilot =  f.get_Dy_pilot();
  96     Dz_pilot =  f.get_Dz_pilot();
  97     Dx_cg =     f.get_Dx_cg();
  98     Dy_cg =     f.get_Dy_cg();
  99     Dz_cg =     f.get_Dz_cg();
 100     F_X =       f.get_F_X();
 101     F_Y =       f.get_F_Y();
 102     F_Z =       f.get_F_Z();
 103     F_north =   f.get_F_north();
 104     F_east =    f.get_F_east();
 105     F_down =    f.get_F_down();
 106     F_X_aero =  f.get_F_X_aero();
 107     F_Y_aero =  f.get_F_Y_aero();
 108     F_Z_aero =  f.get_F_Z_aero();
 109     F_X_engine =        f.get_F_X_engine();
 110     F_Y_engine =        f.get_F_Y_engine();
 111     F_Z_engine =        f.get_F_Z_engine();
 112     F_X_gear =  f.get_F_X_gear();
 113     F_Y_gear =  f.get_F_Y_gear();
 114     F_Z_gear =  f.get_F_Z_gear();
 115     M_l_rp =    f.get_M_l_rp();
 116     M_m_rp =    f.get_M_m_rp();
 117     M_n_rp =    f.get_M_n_rp();
 118     M_l_cg =    f.get_M_l_cg();
 119     M_m_cg =    f.get_M_m_cg();
 120     M_n_cg =    f.get_M_n_cg();
 121     M_l_aero =  f.get_M_l_aero();
 122     M_m_aero =  f.get_M_m_aero();
 123     M_n_aero =  f.get_M_n_aero();
 124     M_l_engine =        f.get_M_l_engine();
 125     M_m_engine =        f.get_M_m_engine();
 126     M_n_engine =        f.get_M_n_engine();
 127     M_l_gear =  f.get_M_l_gear();
 128     M_m_gear =  f.get_M_m_gear();
 129     M_n_gear =  f.get_M_n_gear();
 130     V_dot_north =       f.get_V_dot_north();
 131     V_dot_east =        f.get_V_dot_east();
 132     V_dot_down =        f.get_V_dot_down();
 133     U_dot_body =        f.get_U_dot_body();
 134     V_dot_body =        f.get_V_dot_body();
 135     W_dot_body =        f.get_W_dot_body();
 136     A_X_cg =    f.get_A_X_cg();
 137     A_Y_cg =    f.get_A_Y_cg();
 138     A_Z_cg =    f.get_A_Z_cg();
 139     A_X_pilot = f.get_A_X_pilot();
 140     A_Y_pilot = f.get_A_Y_pilot();
 141     A_Z_pilot = f.get_A_Z_pilot();
 142     N_X_cg =    f.get_N_X_cg();
 143     N_Y_cg =    f.get_N_Y_cg();
 144     N_Z_cg =    f.get_N_Z_cg();
 145     N_X_pilot = f.get_N_X_pilot();
 146     N_Y_pilot = f.get_N_Y_pilot();
 147     N_Z_pilot = f.get_N_Z_pilot();
 148     P_dot_body =        f.get_P_dot_body();
 149     Q_dot_body =        f.get_Q_dot_body();
 150     R_dot_body =        f.get_R_dot_body();
 151     V_north =   f.get_V_north();
 152     V_east =    f.get_V_east();
 153     V_down =    f.get_V_down();
 154     V_north_rel_ground =        f.get_V_north_rel_ground();
 155     V_east_rel_ground = f.get_V_east_rel_ground();
 156     V_down_rel_ground = f.get_V_down_rel_ground();
 157     V_north_airmass =   f.get_V_north_airmass();
 158     V_east_airmass =    f.get_V_east_airmass();
 159     V_down_airmass =    f.get_V_down_airmass();
 160     V_north_rel_airmass =       f.get_V_north_rel_airmass();
 161     V_east_rel_airmass =        f.get_V_east_rel_airmass();
 162     V_down_rel_airmass =        f.get_V_down_rel_airmass();
 163     U_gust =    f.get_U_gust();
 164     V_gust =    f.get_V_gust();
 165     W_gust =    f.get_W_gust();
 166     U_body =    f.get_U_body();
 167     V_body =    f.get_V_body();
 168     W_body =    f.get_W_body();
 169     V_rel_wind =        f.get_V_rel_wind();
 170     V_true_kts =        f.get_V_true_kts();
 171     V_rel_ground =      f.get_V_rel_ground();
 172     V_inertial =        f.get_V_inertial();
 173     V_ground_speed =    f.get_V_ground_speed();
 174     V_equiv =   f.get_V_equiv();
 175     V_equiv_kts =       f.get_V_equiv_kts();
 176     V_calibrated =      f.get_V_calibrated();
 177     V_calibrated_kts =  f.get_V_calibrated_kts();
 178     P_body =    f.get_P_body();
 179     Q_body =    f.get_Q_body();
 180     R_body =    f.get_R_body();
 181     P_local =   f.get_P_local();
 182     Q_local =   f.get_Q_local();
 183     R_local =   f.get_R_local();
 184     P_total =   f.get_P_total();
 185     Q_total =   f.get_Q_total();
 186     R_total =   f.get_R_total();
 187     Phi_dot =   f.get_Phi_dot();
 188     Theta_dot = f.get_Theta_dot();
 189     Psi_dot =   f.get_Psi_dot();
 190     Latitude_dot =      f.get_Latitude_dot();
 191     Longitude_dot =     f.get_Longitude_dot();
 192     Radius_dot =        f.get_Radius_dot();
 193     Lat_geocentric =    f.get_Lat_geocentric();
 194     Lon_geocentric =    f.get_Lon_geocentric();
 195     Radius_to_vehicle = f.get_Radius_to_vehicle();
 196     Latitude =  f.get_Latitude();
 197     Longitude = f.get_Longitude();
 198     Altitude =  f.get_Altitude();
 199     Phi =       f.get_Phi();
 200     Theta =     f.get_Theta();
 201     Psi =       f.get_Psi();
 202     T_local_to_body_11 =        f.get_T_local_to_body_11();
 203     T_local_to_body_12 =        f.get_T_local_to_body_12();
 204     T_local_to_body_13 =        f.get_T_local_to_body_13();
 205     T_local_to_body_21 =        f.get_T_local_to_body_21();
 206     T_local_to_body_22 =        f.get_T_local_to_body_22();
 207     T_local_to_body_23 =        f.get_T_local_to_body_23();
 208     T_local_to_body_31 =        f.get_T_local_to_body_31();
 209     T_local_to_body_32 =        f.get_T_local_to_body_32();
 210     T_local_to_body_33 =        f.get_T_local_to_body_33();
 211     Gravity =   f.get_Gravity();
 212     Centrifugal_relief =        f.get_Centrifugal_relief();
 213     Alpha =     f.get_Alpha();
 214     Beta =      f.get_Beta();
 215     Alpha_dot = f.get_Alpha_dot();
 216     Beta_dot =  f.get_Beta_dot();
 217     Cos_alpha = f.get_Cos_alpha();
 218     Sin_alpha = f.get_Sin_alpha();
 219     Cos_beta =  f.get_Cos_beta();
 220     Sin_beta =  f.get_Sin_beta();
 221     Cos_phi =   f.get_Cos_phi();
 222     Sin_phi =   f.get_Sin_phi();
 223     Cos_theta = f.get_Cos_theta();
 224     Sin_theta = f.get_Sin_theta();
 225     Cos_psi =   f.get_Cos_psi();
 226     Sin_psi =   f.get_Sin_psi();
 227     Gamma_vert_rad =    f.get_Gamma_vert_rad();
 228     Gamma_horiz_rad =   f.get_Gamma_horiz_rad();
 229     Sigma =     f.get_Sigma();
 230     Density =   f.get_Density();
 231     V_sound =   f.get_V_sound();
 232     Mach_number =       f.get_Mach_number();
 233     Static_pressure =   f.get_Static_pressure();
 234     Total_pressure =    f.get_Total_pressure();
 235     Impact_pressure =   f.get_Impact_pressure();
 236     Dynamic_pressure =  f.get_Dynamic_pressure();
 237     Static_temperature =        f.get_Static_temperature();
 238     Total_temperature = f.get_Total_temperature();
 239     Sea_level_radius =  f.get_Sea_level_radius();
 240     Earth_position_angle =      f.get_Earth_position_angle();
 241     Runway_altitude =   f.get_Runway_altitude();
 242     Runway_latitude =   f.get_Runway_latitude();
 243     Runway_longitude =  f.get_Runway_longitude();
 244     Runway_heading =    f.get_Runway_heading();
 245     Radius_to_rwy =     f.get_Radius_to_rwy();
 246     D_cg_north_of_rwy = f.get_D_cg_north_of_rwy();
 247     D_cg_east_of_rwy =  f.get_D_cg_east_of_rwy();
 248     D_cg_above_rwy =    f.get_D_cg_above_rwy();
 249     X_cg_rwy =  f.get_X_cg_rwy();
 250     Y_cg_rwy =  f.get_Y_cg_rwy();
 251     H_cg_rwy =  f.get_H_cg_rwy();
 252     D_pilot_north_of_rwy =      f.get_D_pilot_north_of_rwy();
 253     D_pilot_east_of_rwy =       f.get_D_pilot_east_of_rwy();
 254     D_pilot_above_rwy = f.get_D_pilot_above_rwy();
 255     X_pilot_rwy =       f.get_X_pilot_rwy();
 256     Y_pilot_rwy =       f.get_Y_pilot_rwy();
 257     H_pilot_rwy =       f.get_H_pilot_rwy();
 258
 259     return( 0 );
 260 }
 261
 262
 263 // Convert from the LaRCsim generic_ struct to the fgFLIGHT struct
 264 int fgLaRCsim_2_Flight (fgFLIGHT& f) {
 265     // Mass properties and geometry values
 266     f.set_Inertias( Mass, I_xx, I_yy, I_zz, I_xz );
 267     f.set_Pilot_Location( Dx_pilot, Dy_pilot, Dz_pilot );
 268     f.set_CG_Position( Dx_cg, Dy_cg, Dz_cg );
 269
 270     // Forces
 271     f.set_Forces_Body_Total( F_X, F_Y, F_Z );
 272     f.set_Forces_Local_Total( F_north, F_east, F_down );
 273     f.set_Forces_Aero( F_X_aero, F_Y_aero, F_Z_aero );
 274     f.set_Forces_Engine( F_X_engine, F_Y_engine, F_Z_engine );
 275     f.set_Forces_Gear( F_X_gear, F_Y_gear, F_Z_gear );
 276
 277     // Moments
 278     f.set_Moments_Total_RP( M_l_rp, M_m_rp, M_n_rp );
 279     f.set_Moments_Total_CG( M_l_cg, M_m_cg, M_n_cg );
 280     f.set_Moments_Aero( M_l_aero, M_m_aero, M_n_aero );
 281     f.set_Moments_Engine( M_l_engine, M_m_engine, M_n_engine );
 282     f.set_Moments_Gear( M_l_gear, M_m_gear, M_n_gear );
 283
 284     // Accelerations
 285     f.set_Accels_Local( V_dot_north, V_dot_east, V_dot_down );
 286     f.set_Accels_Body( U_dot_body, V_dot_body, W_dot_body );
 287     f.set_Accels_CG_Body( A_X_cg, A_Y_cg, A_Z_cg );
 288     f.set_Accels_Pilot_Body( A_X_pilot, A_Y_pilot, A_Z_pilot );
 289     f.set_Accels_CG_Body_N( N_X_cg, N_Y_cg, N_Z_cg );
 290     f.set_Accels_Pilot_Body_N( N_X_pilot, N_Y_pilot, N_Z_pilot );
 291     f.set_Accels_Omega( P_dot_body, Q_dot_body, R_dot_body );
 292
 293     // Velocities
 294     f.set_Velocities_Local( V_north, V_east, V_down );
 295     f.set_Velocities_Ground( V_north_rel_ground, V_east_rel_ground,
 296                              V_down_rel_ground );
 297     f.set_Velocities_Local_Airmass( V_north_airmass, V_east_airmass,
 298                                     V_down_airmass );
 299     f.set_Velocities_Local_Rel_Airmass( V_north_rel_airmass, V_east_rel_airmass,
 300                                         V_down_rel_airmass );
 301     f.set_Velocities_Gust( U_gust, V_gust, W_gust );
 302     f.set_Velocities_Wind_Body( U_body, V_body, W_body );
 303
 304     f.set_V_rel_wind( V_rel_wind );
 305     f.set_V_true_kts( V_true_kts );
 306     f.set_V_rel_ground( V_rel_ground );
 307     f.set_V_inertial( V_inertial );
 308     f.set_V_ground_speed( V_ground_speed );
 309     f.set_V_equiv( V_equiv );
 310     f.set_V_equiv_kts( V_equiv_kts );
 311     f.set_V_calibrated( V_calibrated );
 312     f.set_V_calibrated_kts( V_calibrated_kts );
 313
 314     f.set_Omega_Body( P_body, Q_body, R_body );
 315     f.set_Omega_Local( P_local, Q_local, R_local );
 316     f.set_Omega_Total( P_total, Q_total, R_total );
 317
 318     f.set_Euler_Rates( Phi_dot, Theta_dot, Psi_dot );
 319     f.set_Geocentric_Rates( Latitude_dot, Longitude_dot, Radius_dot );
 320
 321     // Positions
 322     f.set_Geocentric_Position( Lat_geocentric, Lon_geocentric,
 323                                Radius_to_vehicle );
 324     f.set_Geodetic_Position( Latitude, Longitude, Altitude );
 325     f.set_Euler_Angles( Phi, Theta, Psi );
 326
 327     // Miscellaneous quantities
 328     f.set_T_Local_to_Body(T_local_to_body_m);
 329     f.set_Gravity( Gravity );
 330     f.set_Centrifugal_relief( Centrifugal_relief );
 331
 332     f.set_Alpha( Alpha );
 333     f.set_Beta( Beta );
 334     f.set_Alpha_dot( Alpha_dot );
 335     f.set_Beta_dot( Beta_dot );
 336
 337     f.set_Cos_alpha( Cos_alpha );
 338     f.set_Sin_alpha( Sin_alpha );
 339     f.set_Cos_beta( Cos_beta );
 340     f.set_Sin_beta( Sin_beta );
 341
 342     f.set_Cos_phi( Cos_phi );
 343     f.set_Sin_phi( Sin_phi );
 344     f.set_Cos_theta( Cos_theta );
 345     f.set_Sin_theta( Sin_theta );
 346     f.set_Cos_psi( Cos_psi );
 347     f.set_Sin_psi( Sin_psi );
 348
 349     f.set_Gamma_vert_rad( Gamma_vert_rad );
 350     f.set_Gamma_horiz_rad( Gamma_horiz_rad );
 351
 352     f.set_Sigma( Sigma );
 353     f.set_Density( Density );
 354     f.set_V_sound( V_sound );
 355     f.set_Mach_number( Mach_number );
 356
 357     f.set_Static_pressure( Static_pressure );
 358     f.set_Total_pressure( Total_pressure );
 359     f.set_Impact_pressure( Impact_pressure );
 360     f.set_Dynamic_pressure( Dynamic_pressure );
 361
 362     f.set_Static_temperature( Static_temperature );
 363     f.set_Total_temperature( Total_temperature );
 364
 365     f.set_Sea_level_radius( Sea_level_radius );
 366     f.set_Earth_position_angle( Earth_position_angle );
 367
 368     f.set_Runway_altitude( Runway_altitude );
 369     f.set_Runway_latitude( Runway_latitude );
 370     f.set_Runway_longitude( Runway_longitude );
 371     f.set_Runway_heading( Runway_heading );
 372     f.set_Radius_to_rwy( Radius_to_rwy );
 373
 374     f.set_CG_Rwy_Local( D_cg_north_of_rwy, D_cg_east_of_rwy, D_cg_above_rwy );
 375     f.set_CG_Rwy_Rwy( X_cg_rwy, Y_cg_rwy, H_cg_rwy );
 376     f.set_Pilot_Rwy_Local( D_pilot_north_of_rwy, D_pilot_east_of_rwy,
 377                            D_pilot_above_rwy );
 378     f.set_Pilot_Rwy_Rwy( X_pilot_rwy, Y_pilot_rwy, H_pilot_rwy );
 379
 380     return 0;
 381 }
 382
 383
 384 // $Log$
 385 // Revision 1.5  1998/12/03 04:25:02  curt
 386 // Working on fixing up new fgFLIGHT class.
 387 //
 388 // Revision 1.4  1998/12/03 01:16:37  curt
 389 // Converted fgFLIGHT to a class.
 390 //
 391 // Revision 1.3  1998/10/25 14:08:43  curt
 392 // Turned "struct fgCONTROLS" into a class, with inlined accessor functions.
 393 //
 394 // Revision 1.2  1998/10/17 01:34:11  curt
 395 // C++ ifying ...
 396 //
 397 // Revision 1.1  1998/10/17 00:43:58  curt
 398 // Initial revision.
 399 //
 400 //