]> git.mxchange.org Git - flightgear.git/blob - src/FDM/LaRCsim.cxx
Working on putting engine data on "the bus"
[flightgear.git] / src / 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
23
24 #include <simgear/constants.h>
25 #include <simgear/debug/logstream.hxx>
26
27 #include <Aircraft/aircraft.hxx>
28 #include <Controls/controls.hxx>
29 #include <FDM/flight.hxx>
30 #include <FDM/LaRCsim/ls_cockpit.h>
31 #include <FDM/LaRCsim/ls_generic.h>
32 #include <FDM/LaRCsim/ls_interface.h>
33
34 #include "IO360.hxx"
35 #include "LaRCsim.hxx"
36
37
38 // Initialize the LaRCsim flight model, dt is the time increment for
39 // each subsequent iteration through the EOM
40 int FGLaRCsim::init( double dt ) {
41
42 #ifdef USE_NEW_ENGINE_CODE
43     // Initialize our little engine that hopefully might
44     eng.init(dt);
45     // dcl - in passing dt to init rather than update I am assuming
46     // that the LaRCsim dt is fixed at one value (yes it is 120hz CLO)
47
48     // update the engines interface
49     FGEngInterface e;
50     add_engine( e );
51 #endif
52
53     // cout << "FGLaRCsim::init()" << endl;
54
55     double save_alt = 0.0;
56
57     if ( get_Altitude() < -9000.0 ) {
58         save_alt = get_Altitude();
59         set_Altitude( 0.0 );
60     }
61
62     // translate FG to LaRCsim structure
63     copy_to_LaRCsim();
64
65     // actual LaRCsim top level init
66     ls_toplevel_init( dt, (char *)current_options.get_aircraft().c_str() );
67
68     FG_LOG( FG_FLIGHT, FG_INFO, "FG pos = " << 
69             get_Latitude() );
70
71     // translate LaRCsim back to FG structure
72     copy_from_LaRCsim();
73
74     // but lets restore our original bogus altitude when we are done
75     if ( save_alt < -9000.0 ) {
76         set_Altitude( save_alt );
77     }
78
79     // set valid time for this record
80     stamp_time();
81
82     return 1;
83 }
84
85
86 // Run an iteration of the EOM (equations of motion)
87 int FGLaRCsim::update( int multiloop ) {
88     // cout << "FGLaRCsim::update()" << endl;
89
90 #ifdef USE_NEW_ENGINE_CODE
91     // set control inputs
92     eng.set_IAS( V_calibrated_kts );
93     eng.set_Throttle_Lever_Pos( controls.get_throttle( 0 ) * 100.0 );
94     eng.set_Propeller_Lever_Pos( 100 );
95     eng.set_Mixture_Lever_Pos( 80 );
96
97     // update engine model
98     eng.update();
99
100     // copy engine state values onto "bus"
101     FGEngInterface *e = get_engine( 0 );
102     e->set_Throttle( controls.get_throttle( 0 ) * 100.0 );
103     e->set_Mixture( 80 );
104     e->set_Prop_Advance( 100 );
105     e->set_RPM( eng.get_RPM() );
106     e->set_Manifold_Pressure( eng.get_Manifold_Pressure() );
107     e->set_MaxHP( eng.get_MaxHP() );
108     e->set_Percentage_Power( eng.get_Percentage_Power() );
109     e->set_EGT( eng.get_EGT() );
110     e->set_prop_thrust( eng.get_prop_thrust_SI() );
111     
112 #if 0
113     cout << "Throttle = " << controls.get_throttle( 0 ) * 100.0;
114     cout << " Mixture = " << 80;
115     cout << " RPM = " << eng.get_RPM();
116     cout << " MP = " << eng.get_Manifold_Pressure();
117     cout << " HP = " << ( eng.get_MaxHP() * eng.get_Percentage_Power()
118                           / 100.0 );
119     cout << " EGT = " << eng.get_EGT();
120     cout << " Thrust (N) " << eng.get_prop_thrust_SI(); // Thrust in Newtons
121     cout << '\n';
122 #endif // 0
123     
124     F_X_engine = eng.get_prop_thrust_SI() * 0.07;
125 #endif // USE_NEW_ENGINE_CODE
126
127     double save_alt = 0.0;
128     double time_step = (1.0 / current_options.get_model_hz()) * multiloop;
129     double start_elev = get_Altitude();
130
131     // lets try to avoid really screwing up the LaRCsim model
132     if ( get_Altitude() < -9000.0 ) {
133         save_alt = get_Altitude();
134         set_Altitude( 0.0 );
135     }
136
137     // copy control positions into the LaRCsim structure
138     Lat_control = controls.get_aileron() / current_options.get_speed_up();
139     Long_control = controls.get_elevator();
140     Long_trim = controls.get_elevator_trim();
141     Rudder_pedal = controls.get_rudder() / current_options.get_speed_up();
142     Flap_handle = 30.0 * controls.get_flaps();
143 #ifdef USE_NEW_ENGINE_CODE
144     Throttle_pct = -1.0;        // tells engine model to use propellor thrust
145 #else
146     Throttle_pct = controls.get_throttle( 0 ) * 1.0;
147 #endif
148     Brake_pct[0] = controls.get_brake( 1 );
149     Brake_pct[1] = controls.get_brake( 0 );
150
151     // Inform LaRCsim of the local terrain altitude
152     Runway_altitude = get_Runway_altitude();
153
154     // Weather
155     V_north_airmass = get_V_north_airmass();
156     V_east_airmass =  get_V_east_airmass();
157     V_down_airmass =  get_V_down_airmass();
158
159     // old -- FGInterface_2_LaRCsim() not needed except for Init()
160     // translate FG to LaRCsim structure
161     // FGInterface_2_LaRCsim(f);
162     // printf("FG_Altitude = %.2f\n", FG_Altitude * 0.3048);
163     // printf("Altitude = %.2f\n", Altitude * 0.3048);
164     // printf("Radius to Vehicle = %.2f\n", Radius_to_vehicle * 0.3048);
165
166     ls_update(multiloop);
167
168     // printf("%d FG_Altitude = %.2f\n", i, FG_Altitude * 0.3048);
169     // printf("%d Altitude = %.2f\n", i, Altitude * 0.3048);
170     
171     // translate LaRCsim back to FG structure so that the
172     // autopilot (and the rest of the sim can use the updated
173     // values
174     copy_from_LaRCsim();
175
176     // but lets restore our original bogus altitude when we are done
177     if ( save_alt < -9000.0 ) {
178         set_Altitude( save_alt );
179     }
180
181     double end_elev = get_Altitude();
182     if ( time_step > 0.0 ) {
183         // feet per second
184         set_Climb_Rate( (end_elev - start_elev) / time_step );
185     }
186
187     return 1;
188 }
189
190
191 // Convert from the FGInterface struct to the LaRCsim generic_ struct
192 int FGLaRCsim::copy_to_LaRCsim () {
193     Mass =      get_Mass();
194     I_xx =      get_I_xx();
195     I_yy =      get_I_yy();
196     I_zz =      get_I_zz();
197     I_xz =      get_I_xz();
198     // Dx_pilot =  get_Dx_pilot();
199     // Dy_pilot =  get_Dy_pilot();
200     // Dz_pilot =  get_Dz_pilot();
201     Dx_cg =     get_Dx_cg();
202     Dy_cg =     get_Dy_cg();
203     Dz_cg =     get_Dz_cg();
204     // F_X =       get_F_X();
205     // F_Y =       get_F_Y();
206     // F_Z =       get_F_Z();
207     // F_north =   get_F_north();
208     // F_east =    get_F_east();
209     // F_down =    get_F_down();
210     // F_X_aero =  get_F_X_aero();
211     // F_Y_aero =  get_F_Y_aero();
212     // F_Z_aero =  get_F_Z_aero();
213     // F_X_engine =        get_F_X_engine();
214     // F_Y_engine =        get_F_Y_engine();
215     // F_Z_engine =        get_F_Z_engine();
216     // F_X_gear =  get_F_X_gear();
217     // F_Y_gear =  get_F_Y_gear();
218     // F_Z_gear =  get_F_Z_gear();
219     // M_l_rp =    get_M_l_rp();
220     // M_m_rp =    get_M_m_rp();
221     // M_n_rp =    get_M_n_rp();
222     // M_l_cg =    get_M_l_cg();
223     // M_m_cg =    get_M_m_cg();
224     // M_n_cg =    get_M_n_cg();
225     // M_l_aero =  get_M_l_aero();
226     // M_m_aero =  get_M_m_aero();
227     // M_n_aero =  get_M_n_aero();
228     // M_l_engine =        get_M_l_engine();
229     // M_m_engine =        get_M_m_engine();
230     // M_n_engine =        get_M_n_engine();
231     // M_l_gear =  get_M_l_gear();
232     // M_m_gear =  get_M_m_gear();
233     // M_n_gear =  get_M_n_gear();
234     // V_dot_north =       get_V_dot_north();
235     // V_dot_east =        get_V_dot_east();
236     // V_dot_down =        get_V_dot_down();
237     // U_dot_body =        get_U_dot_body();
238     // V_dot_body =        get_V_dot_body();
239     // W_dot_body =        get_W_dot_body();
240     // A_X_cg =    get_A_X_cg();
241     // A_Y_cg =    get_A_Y_cg();
242     // A_Z_cg =    get_A_Z_cg();
243     // A_X_pilot = get_A_X_pilot();
244     // A_Y_pilot = get_A_Y_pilot();
245     // A_Z_pilot = get_A_Z_pilot();
246     // N_X_cg =    get_N_X_cg();
247     // N_Y_cg =    get_N_Y_cg();
248     // N_Z_cg =    get_N_Z_cg();
249     // N_X_pilot = get_N_X_pilot();
250     // N_Y_pilot = get_N_Y_pilot();
251     // N_Z_pilot = get_N_Z_pilot();
252     // P_dot_body =        get_P_dot_body();
253     // Q_dot_body =        get_Q_dot_body();
254     // R_dot_body =        get_R_dot_body();
255     V_north =   get_V_north();
256     V_east =    get_V_east();
257     V_down =    get_V_down();
258     // V_north_rel_ground =        get_V_north_rel_ground();
259     // V_east_rel_ground = get_V_east_rel_ground();
260     // V_down_rel_ground = get_V_down_rel_ground();
261     // V_north_airmass =   get_V_north_airmass();
262     // V_east_airmass =    get_V_east_airmass();
263     // V_down_airmass =    get_V_down_airmass();
264     // V_north_rel_airmass =       get_V_north_rel_airmass();
265     // V_east_rel_airmass =        get_V_east_rel_airmass();
266     // V_down_rel_airmass =        get_V_down_rel_airmass();
267     // U_gust =    get_U_gust();
268     // V_gust =    get_V_gust();
269     // W_gust =    get_W_gust();
270     // U_body =    get_U_body();
271     // V_body =    get_V_body();
272     // W_body =    get_W_body();
273     // V_rel_wind =        get_V_rel_wind();
274     // V_true_kts =        get_V_true_kts();
275     // V_rel_ground =      get_V_rel_ground();
276     // V_inertial =        get_V_inertial();
277     // V_ground_speed =    get_V_ground_speed();
278     // V_equiv =   get_V_equiv();
279     // V_equiv_kts =       get_V_equiv_kts();
280     // V_calibrated =      get_V_calibrated();
281     // V_calibrated_kts =  get_V_calibrated_kts();
282     P_body =    get_P_body();
283     Q_body =    get_Q_body();
284     R_body =    get_R_body();
285     // P_local =   get_P_local();
286     // Q_local =   get_Q_local();
287     // R_local =   get_R_local();
288     // P_total =   get_P_total();
289     // Q_total =   get_Q_total();
290     // R_total =   get_R_total();
291     // Phi_dot =   get_Phi_dot();
292     // Theta_dot = get_Theta_dot();
293     // Psi_dot =   get_Psi_dot();
294     // Latitude_dot =      get_Latitude_dot();
295     // Longitude_dot =     get_Longitude_dot();
296     // Radius_dot =        get_Radius_dot();
297     Lat_geocentric =    get_Lat_geocentric();
298     Lon_geocentric =    get_Lon_geocentric();
299     Radius_to_vehicle = get_Radius_to_vehicle();
300     Latitude =  get_Latitude();
301     Longitude = get_Longitude();
302     Altitude =  get_Altitude();
303     Phi =       get_Phi();
304     Theta =     get_Theta();
305     Psi =       get_Psi();
306     // T_local_to_body_11 =        get_T_local_to_body_11();
307     // T_local_to_body_12 =        get_T_local_to_body_12();
308     // T_local_to_body_13 =        get_T_local_to_body_13();
309     // T_local_to_body_21 =        get_T_local_to_body_21();
310     // T_local_to_body_22 =        get_T_local_to_body_22();
311     // T_local_to_body_23 =        get_T_local_to_body_23();
312     // T_local_to_body_31 =        get_T_local_to_body_31();
313     // T_local_to_body_32 =        get_T_local_to_body_32();
314     // T_local_to_body_33 =        get_T_local_to_body_33();
315     // Gravity =   get_Gravity();
316     // Centrifugal_relief =        get_Centrifugal_relief();
317     // Alpha =     get_Alpha();
318     // Beta =      get_Beta();
319     // Alpha_dot = get_Alpha_dot();
320     // Beta_dot =  get_Beta_dot();
321     // Cos_alpha = get_Cos_alpha();
322     // Sin_alpha = get_Sin_alpha();
323     // Cos_beta =  get_Cos_beta();
324     // Sin_beta =  get_Sin_beta();
325     // Cos_phi =   get_Cos_phi();
326     // Sin_phi =   get_Sin_phi();
327     // Cos_theta = get_Cos_theta();
328     // Sin_theta = get_Sin_theta();
329     // Cos_psi =   get_Cos_psi();
330     // Sin_psi =   get_Sin_psi();
331     // Gamma_vert_rad =    get_Gamma_vert_rad();
332     // Gamma_horiz_rad =   get_Gamma_horiz_rad();
333     // Sigma =     get_Sigma();
334     // Density =   get_Density();
335     // V_sound =   get_V_sound();
336     // Mach_number =       get_Mach_number();
337     // Static_pressure =   get_Static_pressure();
338     // Total_pressure =    get_Total_pressure();
339     // Impact_pressure =   get_Impact_pressure();
340     // Dynamic_pressure =  get_Dynamic_pressure();
341     // Static_temperature =        get_Static_temperature();
342     // Total_temperature = get_Total_temperature();
343     Sea_level_radius =  get_Sea_level_radius();
344     Earth_position_angle =      get_Earth_position_angle();
345     Runway_altitude =   get_Runway_altitude();
346     // Runway_latitude =   get_Runway_latitude();
347     // Runway_longitude =  get_Runway_longitude();
348     // Runway_heading =    get_Runway_heading();
349     // Radius_to_rwy =     get_Radius_to_rwy();
350     // D_cg_north_of_rwy = get_D_cg_north_of_rwy();
351     // D_cg_east_of_rwy =  get_D_cg_east_of_rwy();
352     // D_cg_above_rwy =    get_D_cg_above_rwy();
353     // X_cg_rwy =  get_X_cg_rwy();
354     // Y_cg_rwy =  get_Y_cg_rwy();
355     // H_cg_rwy =  get_H_cg_rwy();
356     // D_pilot_north_of_rwy =      get_D_pilot_north_of_rwy();
357     // D_pilot_east_of_rwy =       get_D_pilot_east_of_rwy();
358     // D_pilot_above_rwy = get_D_pilot_above_rwy();
359     // X_pilot_rwy =       get_X_pilot_rwy();
360     // Y_pilot_rwy =       get_Y_pilot_rwy();
361     // H_pilot_rwy =       get_H_pilot_rwy();
362
363     return 1;
364 }
365
366
367 // Convert from the LaRCsim generic_ struct to the FGInterface struct
368 int FGLaRCsim::copy_from_LaRCsim() {
369
370     // Mass properties and geometry values
371     set_Inertias( Mass, I_xx, I_yy, I_zz, I_xz );
372     // set_Pilot_Location( Dx_pilot, Dy_pilot, Dz_pilot );
373     set_CG_Position( Dx_cg, Dy_cg, Dz_cg );
374
375     // Forces
376     // set_Forces_Body_Total( F_X, F_Y, F_Z );
377     // set_Forces_Local_Total( F_north, F_east, F_down );
378     // set_Forces_Aero( F_X_aero, F_Y_aero, F_Z_aero );
379     // set_Forces_Engine( F_X_engine, F_Y_engine, F_Z_engine );
380     // set_Forces_Gear( F_X_gear, F_Y_gear, F_Z_gear );
381
382     // Moments
383     // set_Moments_Total_RP( M_l_rp, M_m_rp, M_n_rp );
384     // set_Moments_Total_CG( M_l_cg, M_m_cg, M_n_cg );
385     // set_Moments_Aero( M_l_aero, M_m_aero, M_n_aero );
386     // set_Moments_Engine( M_l_engine, M_m_engine, M_n_engine );
387     // set_Moments_Gear( M_l_gear, M_m_gear, M_n_gear );
388
389     // Accelerations
390     set_Accels_Local( V_dot_north, V_dot_east, V_dot_down );
391     set_Accels_Body( U_dot_body, V_dot_body, W_dot_body );
392     set_Accels_CG_Body( A_X_cg, A_Y_cg, A_Z_cg );
393     set_Accels_Pilot_Body( A_X_pilot, A_Y_pilot, A_Z_pilot );
394     // set_Accels_CG_Body_N( N_X_cg, N_Y_cg, N_Z_cg );
395     // set_Accels_Pilot_Body_N( N_X_pilot, N_Y_pilot, N_Z_pilot );
396     // set_Accels_Omega( P_dot_body, Q_dot_body, R_dot_body );
397
398     // Velocities
399     set_Velocities_Local( V_north, V_east, V_down );
400     // set_Velocities_Ground( V_north_rel_ground, V_east_rel_ground, 
401     //               V_down_rel_ground );
402     // set_Velocities_Local_Airmass( V_north_airmass, V_east_airmass,
403     //                      V_down_airmass );
404     // set_Velocities_Local_Rel_Airmass( V_north_rel_airmass, 
405     //                          V_east_rel_airmass, V_down_rel_airmass );
406     // set_Velocities_Gust( U_gust, V_gust, W_gust );
407     set_Velocities_Wind_Body( U_body, V_body, W_body );
408
409     // set_V_rel_wind( V_rel_wind );
410     // set_V_true_kts( V_true_kts );
411     // set_V_rel_ground( V_rel_ground );
412     // set_V_inertial( V_inertial );
413     set_V_ground_speed( V_ground_speed );
414     // set_V_equiv( V_equiv );
415     set_V_equiv_kts( V_equiv_kts );
416     // set_V_calibrated( V_calibrated );
417     set_V_calibrated_kts( V_calibrated_kts );
418
419     set_Omega_Body( P_body, Q_body, R_body );
420     // set_Omega_Local( P_local, Q_local, R_local );
421     // set_Omega_Total( P_total, Q_total, R_total );
422     
423     set_Euler_Rates( Phi_dot, Theta_dot, Psi_dot );
424     set_Geocentric_Rates( Latitude_dot, Longitude_dot, Radius_dot );
425
426     set_Mach_number( Mach_number );
427
428     FG_LOG( FG_FLIGHT, FG_DEBUG, "lon = " << Longitude 
429             << " lat_geoc = " << Lat_geocentric << " lat_geod = " << Latitude 
430             << " alt = " << Altitude << " sl_radius = " << Sea_level_radius 
431             << " radius_to_vehicle = " << Radius_to_vehicle );
432
433     double tmp_lon_geoc = Lon_geocentric;
434     while ( tmp_lon_geoc < -FG_PI ) { tmp_lon_geoc += FG_2PI; }
435     while ( tmp_lon_geoc > FG_PI ) { tmp_lon_geoc -= FG_2PI; }
436
437     double tmp_lon = Longitude;
438     while ( tmp_lon < -FG_PI ) { tmp_lon += FG_2PI; }
439     while ( tmp_lon > FG_PI ) { tmp_lon -= FG_2PI; }
440
441     // Positions
442     set_Geocentric_Position( Lat_geocentric, tmp_lon_geoc, 
443                                Radius_to_vehicle );
444     set_Geodetic_Position( Latitude, tmp_lon, Altitude );
445     set_Euler_Angles( Phi, Theta, Psi );
446
447     // Miscellaneous quantities
448     set_T_Local_to_Body(T_local_to_body_m);
449     // set_Gravity( Gravity );
450     // set_Centrifugal_relief( Centrifugal_relief );
451
452     set_Alpha( Alpha );
453     set_Beta( Beta );
454     // set_Alpha_dot( Alpha_dot );
455     // set_Beta_dot( Beta_dot );
456
457     // set_Cos_alpha( Cos_alpha );
458     // set_Sin_alpha( Sin_alpha );
459     // set_Cos_beta( Cos_beta );
460     // set_Sin_beta( Sin_beta );
461
462     set_Cos_phi( Cos_phi );
463     // set_Sin_phi( Sin_phi );
464     set_Cos_theta( Cos_theta );
465     // set_Sin_theta( Sin_theta );
466     // set_Cos_psi( Cos_psi );
467     // set_Sin_psi( Sin_psi );
468
469     set_Gamma_vert_rad( Gamma_vert_rad );
470     // set_Gamma_horiz_rad( Gamma_horiz_rad );
471
472     // set_Sigma( Sigma );
473     set_Density( Density );
474     // set_V_sound( V_sound );
475     // set_Mach_number( Mach_number );
476
477     set_Static_pressure( Static_pressure );
478     // set_Total_pressure( Total_pressure );
479     // set_Impact_pressure( Impact_pressure );
480     // set_Dynamic_pressure( Dynamic_pressure );
481
482     set_Static_temperature( Static_temperature );
483     // set_Total_temperature( Total_temperature );
484
485     set_Sea_level_radius( Sea_level_radius );
486     set_Earth_position_angle( Earth_position_angle );
487
488     set_Runway_altitude( Runway_altitude );
489     // set_Runway_latitude( Runway_latitude );
490     // set_Runway_longitude( Runway_longitude );
491     // set_Runway_heading( Runway_heading );
492     // set_Radius_to_rwy( Radius_to_rwy );
493
494     // set_CG_Rwy_Local( D_cg_north_of_rwy, D_cg_east_of_rwy, D_cg_above_rwy);
495     // set_CG_Rwy_Rwy( X_cg_rwy, Y_cg_rwy, H_cg_rwy );
496     // set_Pilot_Rwy_Local( D_pilot_north_of_rwy, D_pilot_east_of_rwy, 
497     //                        D_pilot_above_rwy );
498     // set_Pilot_Rwy_Rwy( X_pilot_rwy, Y_pilot_rwy, H_pilot_rwy );
499
500     set_sin_lat_geocentric(Lat_geocentric);
501     set_cos_lat_geocentric(Lat_geocentric);
502     set_sin_cos_longitude(Longitude);
503     set_sin_cos_latitude(Latitude);
504
505     // printf("sin_lat_geo %f  cos_lat_geo %f\n", sin_Lat_geoc, cos_Lat_geoc);
506     // printf("sin_lat     %f  cos_lat     %f\n", 
507     //        get_sin_latitude(), get_cos_latitude());
508     // printf("sin_lon     %f  cos_lon     %f\n",
509     //        get_sin_longitude(), get_cos_longitude());
510
511     return 1;
512 }