src/FDM/JSBSim/JSBSim.hxx

   1 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
   2
   3  Header:        JSBSim.hxx
   4  Author:        Curtis L. Olson
   5  Maintained by: Tony Peden, Curt Olson
   6  Date started:  02/01/1999
   7
   8 ------ Copyright (C) 1999 - 2000  Curtis L. Olson (curt@flightgear.org) ------
   9
  10  This program is free software; you can redistribute it and/or
  11  modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License as
  12  published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  13  License, or (at your option) any later version.
  14
  15  This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  16  WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  18  Lesser General Public License for more details.
  19
  20  You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
  21  along with this program; if not, write to the Free Software
  22  Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  23
  24 HISTORY
  25 --------------------------------------------------------------------------------
  26 02/01/1999   CLO   Created
  27 Additional log messages stored in CVS
  28
  29 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  30 SENTRY
  31 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
  32
  33 #ifndef _JSBSIM_HXX
  34 #define _JSBSIM_HXX
  35
  36 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  37 INCLUDES
  38 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
  39
  40 #undef MAX_ENGINES
  41
  42 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  43 DEFINITIONS
  44 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
  45
  46 #define ID_JSBSIMXX "$Header JSBSim.hxx,v 1.4 2000/10/22 14:02:16 jsb Exp $"
  47
  48 #define METERS_TO_FEET 3.2808398950
  49 #define RADTODEG 57.2957795
  50
  51 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  52 FORWARD DECLARATIONS
  53 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
  54
  55 #include <simgear/props/props.hxx>
  56
  57 #include <FDM/JSBSim/FGFDMExec.h>
  58
  59 namespace JSBSim {
  60 class FGAtmosphere;
  61 class FGWinds;
  62 class FGFCS;
  63 class FGPropulsion;
  64 class FGMassBalance;
  65 class FGAerodynamics;
  66 class FGInertial;
  67 class FGAircraft;
  68 class FGPropagate;
  69 class FGAuxiliary;
  70 class FGOutput;
  71 class FGInitialCondition;
  72 class FGLocation;
  73 class FGAccelerations;
  74 }
  75
  76 // Adding it here will cause a namespace clash in FlightGear -EMH-
  77 // using namespace JSBSim;
  78
  79 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  80 CLASS DOCUMENTATION
  81 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
  82
  83 /** FGFS / JSBSim interface (aka "The Bus").
  84     This class provides for an interface between FlightGear and its data
  85     structures and JSBSim and its data structures. This is the class which is
  86     used to command JSBSim when integrated with FlightGear. See the
  87     documentation for main for direction on running JSBSim apart from FlightGear.
  88     @author Curtis L. Olson (original)
  89     @author Tony Peden (Maintained and refined)
  90     @version $Id: JSBSim.hxx,v 1.15 2010/10/07 03:45:40 jberndt Exp $
  91     @see main in file JSBSim.cpp (use main() wrapper for standalone usage)
  92 */
  93
  94 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  95 CLASS DECLARATION
  96 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
  97
  98 class FGJSBsim: public FGInterface {
  99
 100 public:
 101     /// Constructor
 102     FGJSBsim( double dt );
 103     /// Destructor
 104     ~FGJSBsim();
 105
 106     /// copy FDM state to LaRCsim structures
 107     bool copy_to_JSBsim();
 108
 109     /// copy FDM state from LaRCsim structures
 110     bool copy_from_JSBsim();
 111
 112     /// Reset flight params to a specific position
 113     void init();
 114
 115     /// Unbind properties
 116     void unbind();
 117
 118     /// Suspend integration
 119     void suspend();
 120
 121     /// Resume integration
 122     void resume();
 123
 124     /// @name Position Parameter Set
 125     //@{
 126     /** Set geocentric latitude
 127         @param lat latitude in radians measured from the 0 meridian where
 128                    the westerly direction is positive and east is negative */
 129     void set_Latitude(double lat);  // geocentric
 130
 131     /** Set longitude
 132         @param lon longitude in radians measured from the equator where
 133                    the northerly direction is positive and south is negative */
 134     void set_Longitude(double lon);
 135
 136     /** Set altitude
 137         Note: this triggers a recalculation of AGL altitude
 138         @param alt altitude in feet */
 139     void set_Altitude(double alt);        // triggers re-calc of AGL altitude
 140     //@}
 141
 142     //void set_AltitudeAGL(double altagl); // and vice-versa
 143
 144     /// @name Velocity Parameter Set
 145     //@{
 146     /** Sets calibrated airspeed
 147         Setting this will trigger a recalc of the other velocity terms.
 148         @param vc Calibrated airspeed in ft/sec */
 149     void set_V_calibrated_kts(double vc);
 150
 151     /** Sets Mach number.
 152         Setting this will trigger a recalc of the other velocity terms.
 153         @param mach Mach number */
 154     void set_Mach_number(double mach);
 155
 156     /** Sets velocity in N-E-D coordinates.
 157         Setting this will trigger a recalc of the other velocity terms.
 158         @param north velocity northward in ft/sec
 159         @param east velocity eastward in ft/sec
 160         @param down velocity downward in ft/sec */
 161     void set_Velocities_Local( double north, double east, double down );
 162
 163     /** Sets aircraft velocity in stability frame.
 164         Setting this will trigger a recalc of the other velocity terms.
 165         @param u X velocity in ft/sec
 166         @param v Y velocity  in ft/sec
 167         @param w Z velocity in ft/sec */
 168     void set_Velocities_Wind_Body( double u, double v, double w);
 169     //@}
 170
 171     /** Euler Angle Parameter Set
 172         @param phi roll angle in radians
 173         @param theta pitch angle in radians
 174         @param psi heading angle in radians */
 175     void set_Euler_Angles( double phi, double theta, double psi );
 176
 177     /// @name Flight Path Parameter Set
 178     //@{
 179     /** Sets rate of climb
 180         @param roc Rate of climb in ft/sec */
 181     void set_Climb_Rate( double roc);
 182
 183     /** Sets the flight path angle in radians
 184         @param gamma flight path angle in radians. */
 185     void set_Gamma_vert_rad( double gamma);
 186     //@}
 187
 188
 189     /// @name Atmospheric Parameter Set
 190     //@{
 191     /** Sets the atmospheric static pressure
 192         @param p pressure in psf */
 193 //     void set_Static_pressure(double p);
 194
 195     /** Sets the atmospheric temperature
 196         @param T temperature in degrees rankine */
 197 //     void set_Static_temperature(double T);
 198
 199     /** Sets the atmospheric density.
 200         @param rho air density slugs/cubic foot */
 201 //     void set_Density(double rho);
 202
 203     /** Sets the velocity of the local airmass for wind modeling.
 204         @param wnorth velocity north in fps
 205         @param weast velocity east in fps
 206         @param wdown velocity down in fps*/
 207     /// @name Position Parameter Update
 208     //@{
 209
 210
 211     /** Update the position based on inputs, positions, velocities, etc.
 212         @param dt delta time in seconds. */
 213     void update(double dt);
 214
 215     bool ToggleDataLogging(bool state);
 216     bool ToggleDataLogging(void);
 217
 218     bool get_agl_ft(double t, const double pt[3], double alt_off,
 219                     double contact[3], double normal[3], double vel[3],
 220                     double angularVel[3], double *agl);
 221 private:
 222     JSBSim::FGFDMExec *fdmex;
 223     JSBSim::FGInitialCondition *fgic;
 224     bool needTrim;
 225
 226     JSBSim::FGAtmosphere*      Atmosphere;
 227     JSBSim::FGWinds*           Winds;
 228     JSBSim::FGFCS*             FCS;
 229     JSBSim::FGPropulsion*      Propulsion;
 230     JSBSim::FGMassBalance*     MassBalance;
 231     JSBSim::FGAircraft*        Aircraft;
 232     JSBSim::FGPropagate*       Propagate;
 233     JSBSim::FGAuxiliary*       Auxiliary;
 234     JSBSim::FGAerodynamics*    Aerodynamics;
 235     JSBSim::FGGroundReactions* GroundReactions;
 236     JSBSim::FGInertial*        Inertial;
 237     JSBSim::FGAccelerations*   Accelerations;
 238
 239     int runcount;
 240     double trim_elev;
 241     double trim_throttle;
 242
 243     SGPropertyNode_ptr startup_trim;
 244     SGPropertyNode_ptr trimmed;
 245     SGPropertyNode_ptr pitch_trim;
 246     SGPropertyNode_ptr throttle_trim;
 247     SGPropertyNode_ptr aileron_trim;
 248     SGPropertyNode_ptr rudder_trim;
 249     SGPropertyNode_ptr stall_warning;
 250
 251     /* SGPropertyNode_ptr elevator_pos_deg;
 252     SGPropertyNode_ptr left_aileron_pos_deg;
 253     SGPropertyNode_ptr right_aileron_pos_deg;
 254     SGPropertyNode_ptr rudder_pos_deg;
 255     SGPropertyNode_ptr flap_pos_deg; */
 256
 257
 258     SGPropertyNode_ptr elevator_pos_pct;
 259     SGPropertyNode_ptr left_aileron_pos_pct;
 260     SGPropertyNode_ptr right_aileron_pos_pct;
 261     SGPropertyNode_ptr rudder_pos_pct;
 262     SGPropertyNode_ptr flap_pos_pct;
 263     SGPropertyNode_ptr speedbrake_pos_pct;
 264     SGPropertyNode_ptr spoilers_pos_pct;
 265
 266     SGPropertyNode_ptr ab_brake_engaged;
 267     SGPropertyNode_ptr ab_brake_left_pct;
 268     SGPropertyNode_ptr ab_brake_right_pct;
 269
 270     SGPropertyNode_ptr gear_pos_pct;
 271     SGPropertyNode_ptr wing_fold_pos_pct;
 272     SGPropertyNode_ptr tailhook_pos_pct;
 273
 274     SGConstPropertyNode_ptr altitude;
 275     SGPropertyNode_ptr temperature;
 276     SGPropertyNode_ptr pressure;
 277     SGPropertyNode_ptr pressureSL;
 278     SGPropertyNode_ptr ground_wind;
 279     SGPropertyNode_ptr turbulence_gain;
 280     SGPropertyNode_ptr turbulence_rate;
 281     SGPropertyNode_ptr turbulence_model;
 282
 283     SGPropertyNode_ptr wind_from_north;
 284     SGPropertyNode_ptr wind_from_east;
 285     SGPropertyNode_ptr wind_from_down;
 286
 287     SGPropertyNode_ptr slaved;
 288
 289     static std::map<std::string,int> TURBULENCE_TYPE_NAMES;
 290
 291     double last_hook_tip[3];
 292     double last_hook_root[3];
 293     JSBSim::FGColumnVector3 hook_root_struct;
 294     double hook_length;
 295     bool got_wire;
 296
 297     bool crashed;
 298
 299     void do_trim(void);
 300
 301     bool update_ground_cache(JSBSim::FGLocation cart, double* cart_pos, double dt);
 302     void init_gear(void);
 303     void update_gear(void);
 304
 305     void update_external_forces(double t_off);
 306 };
 307
 308
 309 #endif // _JSBSIM_HXX
 310
 311