src/FDM/JSBSim/FGRotation.cpp

   1 /*******************************************************************************
   2
   3  Module:       FGRotation.cpp
   4  Author:       Jon Berndt
   5  Date started: 12/02/98
   6  Purpose:      Integrates the rotational EOM
   7  Called by:    FGFDMExec
   8
   9  ------------- Copyright (C) 1999  Jon S. Berndt (jsb@hal-pc.org) -------------
  10
  11  This program is free software; you can redistribute it and/or modify it under
  12  the terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
  13  Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any later
  14  version.
  15
  16  This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  17  ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS
  18  FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more
  19  details.
  20
  21  You should have received a copy of the GNU General Public License along with
  22  this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple
  23  Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
  24
  25  Further information about the GNU General Public License can also be found on
  26  the world wide web at http://www.gnu.org.
  27
  28 FUNCTIONAL DESCRIPTION
  29 --------------------------------------------------------------------------------
  30 This class integrates the rotational EOM.
  31
  32 HISTORY
  33 --------------------------------------------------------------------------------
  34 12/02/98   JSB   Created
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  36 ********************************************************************************
  37 COMMENTS, REFERENCES,  and NOTES
  38 ********************************************************************************
  39 [1] Cooke, Zyda, Pratt, and McGhee, "NPSNET: Flight Simulation Dynamic Modeling
  40     Using Quaternions", Presence, Vol. 1, No. 4, pp. 404-420  Naval Postgraduate
  41     School, January 1994
  42 [2] D. M. Henderson, "Euler Angles, Quaternions, and Transformation Matrices",
  43     JSC 12960, July 1977
  44 [3] Richard E. McFarland, "A Standard Kinematic Model for Flight Simulation at
  45     NASA-Ames", NASA CR-2497, January 1975
  46 [4] Barnes W. McCormick, "Aerodynamics, Aeronautics, and Flight Mechanics",
  47     Wiley & Sons, 1979 ISBN 0-471-03032-5
  48 [5] Bernard Etkin, "Dynamics of Flight, Stability and Control", Wiley & Sons,
  49     1982 ISBN 0-471-08936-2
  50
  51   The order of rotations used in this class corresponds to a 3-2-1 sequence,
  52   or Y-P-R, or Z-Y-X, if you prefer.
  53
  54 ********************************************************************************
  55 INCLUDES
  56 *******************************************************************************/
  57
  58 #include "FGRotation.h"
  59 #include "FGAtmosphere.h"
  60 #include "FGState.h"
  61 #include "FGFDMExec.h"
  62 #include "FGFCS.h"
  63 #include "FGAircraft.h"
  64 #include "FGTranslation.h"
  65 #include "FGPosition.h"
  66 #include "FGAuxiliary.h"
  67 #include "FGOutput.h"
  68
  69 #ifndef M_PI
  70 /* get a definition for pi */
  71 #include <Include/fg_constants.h>
  72 #define M_PI FG_PI
  73 #endif
  74
  75 /*******************************************************************************
  76 ************************************ CODE **************************************
  77 *******************************************************************************/
  78
  79
  80 FGRotation::FGRotation(FGFDMExec* fdmex) : FGModel(fdmex),
  81         vPQR(3),
  82         vPQRdot(3),
  83         vEuler(3),
  84         vMoments(3)
  85 {
  86     Name = "FGRotation";
  87 }
  88
  89 /******************************************************************************/
  90
  91 FGRotation::~FGRotation(void)
  92 {
  93 }
  94
  95 /******************************************************************************/
  96
  97 bool FGRotation::Run(void)
  98 {
  99     float L2, N1;
 100     static FGColumnVector vlastPQRdot(3);
 101
 102     if (!FGModel::Run()) {
 103         GetState();
 104
 105         L2 = vMoments(eL) + Ixz*vPQR(eP)*vPQR(eQ) - (Izz-Iyy)*vPQR(eR)*vPQR(eQ);
 106         N1 = vMoments(eN) - (Iyy-Ixx)*vPQR(eP)*vPQR(eQ) - Ixz*vPQR(eR)*vPQR(eQ);
 107
 108         vPQRdot(eP) = (L2*Izz - N1*Ixz) / (Ixx*Izz - Ixz*Ixz);
 109         vPQRdot(eQ) = (vMoments(eM) - (Ixx-Izz)*vPQR(eP)*vPQR(eR) - Ixz*(vPQR(eP)*vPQR(eP) - vPQR(eR)*vPQR(eR)))/Iyy;
 110         vPQRdot(eR) = (N1*Ixx + L2*Ixz) / (Ixx*Izz - Ixz*Ixz);
 111
 112         vPQR += dt*rate*(vlastPQRdot + vPQRdot)/2.0;
 113
 114         State->IntegrateQuat(vPQR, rate);
 115         State->CalcMatrices();
 116         vEuler = State->CalcEuler();
 117
 118         vlastPQRdot = vPQRdot;
 119
 120     } else {
 121     }
 122     return false;
 123 }
 124
 125 /******************************************************************************/
 126
 127 void FGRotation::GetState(void)
 128 {
 129     dt = State->Getdt();
 130
 131     vMoments = Aircraft->GetMoments();
 132
 133     Ixx = Aircraft->GetIxx();
 134     Iyy = Aircraft->GetIyy();
 135     Izz = Aircraft->GetIzz();
 136     Ixz = Aircraft->GetIxz();
 137 }
 138
 139 /******************************************************************************/
 140