src/FDM/JSBSim/FGRotation.h

   1 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
   2
   3  Header:       FGRotation.h
   4  Author:       Jon Berndt
   5  Date started: 12/02/98
   6
   7  ------------- Copyright (C) 1999  Jon S. Berndt (jsb@hal-pc.org) -------------
   8
   9  This program is free software; you can redistribute it and/or modify it under
  10  the terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
  11  Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any later
  12  version.
  13
  14  This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  15  ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS
  16  FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more
  17  details.
  18
  19  You should have received a copy of the GNU General Public License along with
  20  this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple
  21  Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
  22
  23  Further information about the GNU General Public License can also be found on
  24  the world wide web at http://www.gnu.org.
  25
  26 HISTORY
  27 --------------------------------------------------------------------------------
  28 12/02/98   JSB   Created
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  30 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  31 COMMENTS, REFERENCES,  and NOTES
  32 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  33 [1] Cooke, Zyda, Pratt, and McGhee, "NPSNET: Flight Simulation Dynamic Modeling
  34     Using Quaternions", Presence, Vol. 1, No. 4, pp. 404-420  Naval Postgraduate
  35     School, January 1994
  36 [2] D. M. Henderson, "Euler Angles, Quaternions, and Transformation Matrices",
  37     JSC 12960, July 1977
  38 [3] Richard E. McFarland, "A Standard Kinematic Model for Flight Simulation at
  39     NASA-Ames", NASA CR-2497, January 1975
  40 [4] Barnes W. McCormick, "Aerodynamics, Aeronautics, and Flight Mechanics",
  41     Wiley & Sons, 1979 ISBN 0-471-03032-5
  42 [5] Bernard Etkin, "Dynamics of Flight, Stability and Control", Wiley & Sons,
  43     1982 ISBN 0-471-08936-2
  44
  45   The order of rotations used in this class corresponds to a 3-2-1 sequence,
  46   or Y-P-R, or Z-Y-X, if you prefer.
  47
  48 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  49 SENTRY
  50 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
  51
  52 #ifndef FGROTATION_H
  53 #define FGROTATION_H
  54
  55 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  56 INCLUDES
  57 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
  58
  59 #ifdef FGFS
  60 #  include <simgear/compiler.h>
  61 #  include <math.h>
  62 #else
  63 #  if defined (sgi) && !defined(__GNUC__)
  64 #    include <math.h>
  65 #  else
  66 #    include <cmath>
  67 #  endif
  68 #endif
  69
  70 #include "FGModel.h"
  71 #include "FGMatrix33.h"
  72 #include "FGColumnVector3.h"
  73 #include "FGColumnVector4.h"
  74
  75 #define ID_ROTATION "$Id$"
  76
  77 namespace JSBSim {
  78
  79 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  80 CLASS DECLARATION
  81 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
  82
  83 class FGRotation : public FGModel
  84 {
  85 public:
  86   FGRotation(FGFDMExec*);
  87   ~FGRotation();
  88
  89   bool Run(void);
  90
  91   inline FGColumnVector3& GetPQR(void) {return vPQR;}
  92   inline double GetPQR(int axis) const {return vPQR(axis);}
  93   inline FGColumnVector3& GetAeroPQR(void) {return vAeroPQR;}
  94   inline double GetAeroPQR(int axis) const {return vAeroPQR(axis);}
  95   inline FGColumnVector3& GetPQRdot(void) {return vPQRdot;}
  96   inline double GetPQRdot(int idx) const {return vPQRdot(idx);}
  97   inline FGColumnVector3& GetEuler(void) {return vEuler;}
  98   inline double GetEuler(int axis) const {return vEuler(axis);}
  99   inline FGColumnVector3& GetEulerRates(void) { return vEulerRates; }
 100   inline double GetEulerRates(int axis) const { return vEulerRates(axis); }
 101   inline void SetPQR(FGColumnVector3 tt) {vPQR = tt;}
 102   inline void SetPQR(double p, double q, double r) {vPQR(eP)=p;
 103                                                     vPQR(eQ)=q;
 104                                                     vPQR(eR)=r;}
 105   inline void SetAeroPQR(FGColumnVector3 tt) {vAeroPQR = tt;}
 106   inline void SetAeroPQR(double p, double q, double r) {vAeroPQR(eP)=p;
 107                                                         vAeroPQR(eQ)=q;
 108                                                         vAeroPQR(eR)=r;}
 109   inline void SetEuler(FGColumnVector3 tt) {vEuler = tt;}
 110
 111   inline double Getphi(void) const {return vEuler(1);}
 112   inline double Gettht(void) const {return vEuler(2);}
 113   inline double Getpsi(void) const {return vEuler(3);}
 114
 115   inline double GetCosphi(void) const {return cPhi;}
 116   inline double GetCostht(void) const {return cTht;}
 117   inline double GetCospsi(void) const {return cPsi;}
 118
 119   inline double GetSinphi(void) const {return sPhi;}
 120   inline double GetSintht(void) const {return sTht;}
 121   inline double GetSinpsi(void) const {return sPsi;}
 122
 123   void bind(void);
 124   void unbind(void);
 125
 126 private:
 127   FGColumnVector3 vPQR;
 128   FGColumnVector3 vAeroPQR;
 129   FGColumnVector3 vPQRdot;
 130   FGColumnVector3 vPQRdot_prev[3];
 131   FGColumnVector3 vMoments;
 132   FGColumnVector3 vEuler;
 133   FGColumnVector3 vEulerRates;
 134
 135   double cTht,sTht;
 136   double cPhi,sPhi;
 137   double cPsi,sPsi;
 138
 139   double Ixx, Iyy, Izz, Ixz;
 140   double dt;
 141
 142   void GetState(void);
 143
 144   void Debug(int from);
 145 };
 146 }
 147 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 148 #endif
 149