src/FDM/JSBSim/math/FGFunction.cpp

   1 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
   2
   3 Module: FGFunction.cpp
   4 Author: Jon Berndt
   5 Date started: 8/25/2004
   6 Purpose: Stores various parameter types for functions
   7
   8  ------------- Copyright (C) 2004  Jon S. Berndt (jon@jsbsim.org) -------------
   9
  10  This program is free software; you can redistribute it and/or modify it under
  11  the terms of the GNU Lesser General Public License as published by the Free Software
  12  Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any later
  13  version.
  14
  15  This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  16  ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS
  17  FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU Lesser General Public License for more
  18  details.
  19
  20  You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License along with
  21  this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple
  22  Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
  23
  24  Further information about the GNU Lesser General Public License can also be found on
  25  the world wide web at http://www.gnu.org.
  26
  27 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  28 INCLUDES
  29 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
  30
  31 #include <sstream>
  32 #include <iomanip>
  33 #include <cstdlib>
  34 #include <cmath>
  35 #include "FGFunction.h"
  36 #include "FGTable.h"
  37 #include "FGPropertyValue.h"
  38 #include "FGRealValue.h"
  39 #include "input_output/FGXMLElement.h"
  40 #include "input_output/FGPropertyManager.h"
  41
  42 using namespace std;
  43
  44 namespace JSBSim {
  45
  46 static const char *IdSrc = "$Id: FGFunction.cpp,v 1.32 2010/03/18 13:21:24 jberndt Exp $";
  47 static const char *IdHdr = ID_FUNCTION;
  48
  49 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  50 CLASS IMPLEMENTATION
  51 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
  52
  53 FGFunction::FGFunction(FGPropertyManager* propMan, Element* el, const string& prefix)
  54                                       : PropertyManager(propMan), Prefix(prefix)
  55 {
  56   Element* element;
  57   string operation, property_name;
  58   cached = false;
  59   cachedValue = -HUGE_VAL;
  60   invlog2val = 1.0/log10(2.0);
  61
  62   property_string = "property";
  63   value_string = "value";
  64   table_string = "table";
  65   p_string = "p";
  66   v_string = "v";
  67   t_string = "t";
  68
  69   function_string = "function";
  70   description_string = "description";
  71   sum_string = "sum";
  72   difference_string = "difference";
  73   product_string = "product";
  74   quotient_string = "quotient";
  75   pow_string = "pow";
  76   exp_string = "exp";
  77   log2_string = "log2";
  78   ln_string = "ln";
  79   log10_string = "log10";
  80   abs_string = "abs";
  81   sin_string = "sin";
  82   cos_string = "cos";
  83   tan_string = "tan";
  84   asin_string = "asin";
  85   acos_string = "acos";
  86   atan_string = "atan";
  87   atan2_string = "atan2";
  88   min_string = "min";
  89   max_string = "max";
  90   avg_string = "avg";
  91   fraction_string = "fraction";
  92   mod_string = "mod";
  93   random_string = "random";
  94   integer_string = "integer";
  95
  96   Name = el->GetAttributeValue("name");
  97   operation = el->GetName();
  98
  99   if (operation == function_string) {
 100     Type = eTopLevel;
 101   } else if (operation == product_string) {
 102     Type = eProduct;
 103   } else if (operation == difference_string) {
 104     Type = eDifference;
 105   } else if (operation == sum_string) {
 106     Type = eSum;
 107   } else if (operation == quotient_string) {
 108     Type = eQuotient;
 109   } else if (operation == pow_string) {
 110     Type = ePow;
 111   } else if (operation == log2_string) {
 112     Type = eLog2;
 113   } else if (operation == ln_string) {
 114     Type = eLn;
 115   } else if (operation == log10_string) {
 116     Type = eLog10;
 117   } else if (operation == abs_string) {
 118     Type = eAbs;
 119   } else if (operation == sin_string) {
 120     Type = eSin;
 121   } else if (operation == exp_string) {
 122     Type = eExp;
 123   } else if (operation == cos_string) {
 124     Type = eCos;
 125   } else if (operation == tan_string) {
 126     Type = eTan;
 127   } else if (operation == asin_string) {
 128     Type = eASin;
 129   } else if (operation == acos_string) {
 130     Type = eACos;
 131   } else if (operation == atan_string) {
 132     Type = eATan;
 133   } else if (operation == atan2_string) {
 134     Type = eATan2;
 135   } else if (operation == min_string) {
 136     Type = eMin;
 137   } else if (operation == max_string) {
 138     Type = eMax;
 139   } else if (operation == avg_string) {
 140     Type = eAvg;
 141   } else if (operation == fraction_string) {
 142     Type = eFrac;
 143   } else if (operation == integer_string) {
 144     Type = eInteger;
 145   } else if (operation == mod_string) {
 146     Type = eMod;
 147   } else if (operation == random_string) {
 148     Type = eRandom;
 149   } else if (operation != description_string) {
 150     cerr << "Bad operation " << operation << " detected in configuration file" << endl;
 151   }
 152
 153   element = el->GetElement();
 154   if (!element) {
 155     cerr << fgred << highint << endl;
 156     cerr << "  No element was specified as an argument to the \"" << operation << "\" operation" << endl;
 157     cerr << "  This can happen when, for instance, a cos operation is specified and a " << endl;
 158     cerr << "  property name is given explicitly, but is not placed within a" << endl;
 159     cerr << "  <property></property> element tag pair." << endl;
 160     cerr << reset;
 161     exit(-2);
 162   }
 163
 164   while (element) {
 165     operation = element->GetName();
 166
 167     // data types
 168     if (operation == property_string || operation == p_string) {
 169       property_name = element->GetDataLine();
 170       FGPropertyManager* newNode = PropertyManager->GetNode(property_name);
 171       if (newNode == 0) {
 172         cerr << "The property " << property_name << " is undefined." << endl;
 173         abort();
 174       } else {
 175         Parameters.push_back(new FGPropertyValue( newNode ));
 176       }
 177     } else if (operation == value_string || operation == v_string) {
 178       Parameters.push_back(new FGRealValue(element->GetDataAsNumber()));
 179     } else if (operation == table_string || operation == t_string) {
 180       Parameters.push_back(new FGTable(PropertyManager, element));
 181     // operations
 182     } else if (operation == product_string ||
 183                operation == difference_string ||
 184                operation == sum_string ||
 185                operation == quotient_string ||
 186                operation == pow_string ||
 187                operation == exp_string ||
 188                operation == log2_string ||
 189                operation == ln_string ||
 190                operation == log10_string ||
 191                operation == abs_string ||
 192                operation == sin_string ||
 193                operation == cos_string ||
 194                operation == tan_string ||
 195                operation == asin_string ||
 196                operation == acos_string ||
 197                operation == atan_string ||
 198                operation == atan2_string ||
 199                operation == min_string ||
 200                operation == max_string ||
 201                operation == fraction_string ||
 202                operation == integer_string ||
 203                operation == mod_string ||
 204                operation == random_string ||
 205                operation == avg_string )
 206     {
 207       Parameters.push_back(new FGFunction(PropertyManager, element));
 208     } else if (operation != description_string) {
 209       cerr << "Bad operation " << operation << " detected in configuration file" << endl;
 210     }
 211     element = el->GetNextElement();
 212   }
 213
 214   bind(); // Allow any function to save its value
 215
 216   Debug(0);
 217 }
 218
 219 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 220
 221 FGFunction::~FGFunction(void)
 222 {
 223   for (unsigned int i=0; i<Parameters.size(); i++) delete Parameters[i];
 224 }
 225
 226 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 227
 228 void FGFunction::cacheValue(bool cache)
 229 {
 230   cached = false; // Must set cached to false prior to calling GetValue(), else
 231                   // it will _never_ calculate the value;
 232   if (cache) {
 233     cachedValue = GetValue();
 234     cached = true;
 235   }
 236 }
 237
 238 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 239
 240 double FGFunction::GetValue(void) const
 241 {
 242   unsigned int i;
 243   double scratch;
 244
 245   if (cached) return cachedValue;
 246
 247   double temp = Parameters[0]->GetValue();
 248
 249   switch (Type) {
 250   case eTopLevel:
 251     break;
 252   case eProduct:
 253     for (i=1;i<Parameters.size();i++) {
 254       temp *= Parameters[i]->GetValue();
 255     }
 256     break;
 257   case eDifference:
 258     for (i=1;i<Parameters.size();i++) {
 259       temp -= Parameters[i]->GetValue();
 260     }
 261     break;
 262   case eSum:
 263     for (i=1;i<Parameters.size();i++) {
 264       temp += Parameters[i]->GetValue();
 265     }
 266     break;
 267   case eQuotient:
 268     if (Parameters[1]->GetValue() != 0.0)
 269       temp /= Parameters[1]->GetValue();
 270     else
 271       temp = HUGE_VAL;
 272     break;
 273   case ePow:
 274     temp = pow(temp,Parameters[1]->GetValue());
 275     break;
 276   case eExp:
 277     temp = exp(temp);
 278     break;
 279   case eLog2:
 280     if (temp > 0.00) temp = log10(temp)*invlog2val;
 281     else temp = -HUGE_VAL;
 282     break;
 283   case eLn:
 284     if (temp > 0.00) temp = log(temp);
 285     else temp = -HUGE_VAL;
 286     break;
 287   case eLog10:
 288     if (temp > 0.00) temp = log10(temp);
 289     else temp = -HUGE_VAL;
 290     break;
 291   case eAbs:
 292     temp = fabs(temp);
 293     break;
 294   case eSin:
 295     temp = sin(temp);
 296     break;
 297   case eCos:
 298     temp = cos(temp);
 299     break;
 300   case eTan:
 301     temp = tan(temp);
 302     break;
 303   case eACos:
 304     temp = acos(temp);
 305     break;
 306   case eASin:
 307     temp = asin(temp);
 308     break;
 309   case eATan:
 310     temp = atan(temp);
 311     break;
 312   case eATan2:
 313     temp = atan2(temp, Parameters[1]->GetValue());
 314     break;
 315   case eMod:
 316     temp = ((int)temp) % ((int) Parameters[1]->GetValue());
 317     break;
 318   case eMin:
 319     for (i=1;i<Parameters.size();i++) {
 320       if (Parameters[i]->GetValue() < temp) temp = Parameters[i]->GetValue();
 321     }
 322     break;
 323   case eMax:
 324     for (i=1;i<Parameters.size();i++) {
 325       if (Parameters[i]->GetValue() > temp) temp = Parameters[i]->GetValue();
 326     }
 327     break;
 328   case eAvg:
 329     for (i=1;i<Parameters.size();i++) {
 330       temp += Parameters[i]->GetValue();
 331     }
 332     temp /= Parameters.size();
 333     break;
 334   case eFrac:
 335     temp = modf(temp, &scratch);
 336     break;
 337   case eInteger:
 338     modf(temp, &scratch);
 339     temp = scratch;
 340     break;
 341   case eRandom:
 342     temp = GaussianRandomNumber();
 343     break;
 344   default:
 345     cerr << "Unknown function operation type" << endl;
 346     break;
 347   }
 348
 349   return temp;
 350 }
 351
 352 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 353
 354 string FGFunction::GetValueAsString(void) const
 355 {
 356   ostringstream buffer;
 357
 358   buffer << setw(9) << setprecision(6) << GetValue();
 359   return buffer.str();
 360 }
 361
 362 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 363
 364 void FGFunction::bind(void)
 365 {
 366   if ( !Name.empty() ) {
 367     string tmp;
 368     if (Prefix.empty())
 369       tmp  = PropertyManager->mkPropertyName(Name, false); // Allow upper case
 370     else
 371       tmp  = PropertyManager->mkPropertyName(Prefix + "/" + Name, false); // Allow upper case
 372
 373     PropertyManager->Tie( tmp, this, &FGFunction::GetValue);
 374   }
 375 }
 376
 377 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 378 //    The bitmasked value choices are as follows:
 379 //    unset: In this case (the default) JSBSim would only print
 380 //       out the normally expected messages, essentially echoing
 381 //       the config files as they are read. If the environment
 382 //       variable is not set, debug_lvl is set to 1 internally
 383 //    0: This requests JSBSim not to output any messages
 384 //       whatsoever.
 385 //    1: This value explicity requests the normal JSBSim
 386 //       startup messages
 387 //    2: This value asks for a message to be printed out when
 388 //       a class is instantiated
 389 //    4: When this value is set, a message is displayed when a
 390 //       FGModel object executes its Run() method
 391 //    8: When this value is set, various runtime state variables
 392 //       are printed out periodically
 393 //    16: When set various parameters are sanity checked and
 394 //       a message is printed out when they go out of bounds
 395
 396 void FGFunction::Debug(int from)
 397 {
 398   if (debug_lvl <= 0) return;
 399
 400   if (debug_lvl & 1) { // Standard console startup message output
 401     if (from == 0) { // Constructor
 402       if (Type == eTopLevel)
 403         cout << "    Function: " << Name << endl;
 404     }
 405   }
 406   if (debug_lvl & 2 ) { // Instantiation/Destruction notification
 407     if (from == 0) cout << "Instantiated: FGFunction" << endl;
 408     if (from == 1) cout << "Destroyed:    FGFunction" << endl;
 409   }
 410   if (debug_lvl & 4 ) { // Run() method entry print for FGModel-derived objects
 411   }
 412   if (debug_lvl & 8 ) { // Runtime state variables
 413   }
 414   if (debug_lvl & 16) { // Sanity checking
 415   }
 416   if (debug_lvl & 64) {
 417     if (from == 0) { // Constructor
 418       cout << IdSrc << endl;
 419       cout << IdHdr << endl;
 420     }
 421   }
 422 }
 423
 424 }