]> git.mxchange.org Git - flightgear.git/blob - src/FDM/LaRCsim.cxx
86c17b6c850e11e50a35f8133a286c416f4657de
[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 bool FGLaRCsim::init( double dt ) {
41
42     if ( globals->get_options()->get_aircraft() == "c172" ) {
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     }
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 *)globals->get_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 true;
83 }
84
85
86 // Run an iteration of the EOM (equations of motion)
87 bool FGLaRCsim::update( int multiloop ) {
88     // cout << "FGLaRCsim::update()" << endl;
89
90     if ( globals->get_options()->get_aircraft() == "c172" ) {
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         if ( controls.get_mixture( 0 ) > 0.60 ) {
96             eng.set_Mixture_Lever_Pos( controls.get_mixture( 0 ) * 100.0 );
97         } else {
98             eng.set_Mixture_Lever_Pos( 60.0 );
99         }
100
101         // update engine model
102         eng.update();
103
104         // copy engine state values onto "bus"
105         FGEngInterface *e = get_engine( 0 );
106         e->set_Throttle( controls.get_throttle( 0 ) * 100.0 );
107         e->set_Mixture( 80 );
108         e->set_Prop_Advance( 100 );
109         e->set_RPM( eng.get_RPM() );
110         e->set_Manifold_Pressure( eng.get_Manifold_Pressure() );
111         e->set_MaxHP( eng.get_MaxHP() );
112         e->set_Percentage_Power( eng.get_Percentage_Power() );
113         e->set_EGT( eng.get_EGT() );
114         e->set_prop_thrust( eng.get_prop_thrust_SI() );
115
116 #if 0
117         cout << "Throttle = " << controls.get_throttle( 0 ) * 100.0;
118         cout << " Mixture = " << controls.get_mixture( 0 ) * 100.0;
119         cout << " RPM = " << eng.get_RPM();
120         cout << " MP = " << eng.get_Manifold_Pressure();
121         cout << " HP = " << ( eng.get_MaxHP() * eng.get_Percentage_Power()
122                           / 100.0 );
123         cout << " EGT = " << eng.get_EGT();
124         cout << " Thrust (N) " << eng.get_prop_thrust_SI(); // Thrust in Newtons
125         cout << '\n';
126 #endif
127     
128         F_X_engine = eng.get_prop_thrust_SI() * 0.07;
129     }
130
131     double save_alt = 0.0;
132     double time_step = (1.0 / globals->get_options()->get_model_hz())
133         * multiloop;
134     double start_elev = get_Altitude();
135
136     // lets try to avoid really screwing up the LaRCsim model
137     if ( get_Altitude() < -9000.0 ) {
138         save_alt = get_Altitude();
139         set_Altitude( 0.0 );
140     }
141
142     // copy control positions into the LaRCsim structure
143     Lat_control = controls.get_aileron() /
144         globals->get_options()->get_speed_up();
145     Long_control = controls.get_elevator();
146     Long_trim = controls.get_elevator_trim();
147     Rudder_pedal = controls.get_rudder() /
148         globals->get_options()->get_speed_up();
149     Flap_handle = 30.0 * controls.get_flaps();
150
151     if ( globals->get_options()->get_aircraft() == "c172" ) {
152         Use_External_Engine = 1;
153     } else {
154         Use_External_Engine = 0;
155     }
156
157     Throttle_pct = controls.get_throttle( 0 ) * 1.0;
158     Brake_pct[0] = controls.get_brake( 1 );
159     Brake_pct[1] = controls.get_brake( 0 );
160
161     // Inform LaRCsim of the local terrain altitude
162     Runway_altitude = get_Runway_altitude();
163
164     // Weather
165     V_north_airmass = get_V_north_airmass();
166     V_east_airmass =  get_V_east_airmass();
167     V_down_airmass =  get_V_down_airmass();
168
169     // old -- FGInterface_2_LaRCsim() not needed except for Init()
170     // translate FG to LaRCsim structure
171     // FGInterface_2_LaRCsim(f);
172     // printf("FG_Altitude = %.2f\n", FG_Altitude * 0.3048);
173     // printf("Altitude = %.2f\n", Altitude * 0.3048);
174     // printf("Radius to Vehicle = %.2f\n", Radius_to_vehicle * 0.3048);
175
176     ls_update(multiloop);
177
178     // printf("%d FG_Altitude = %.2f\n", i, FG_Altitude * 0.3048);
179     // printf("%d Altitude = %.2f\n", i, Altitude * 0.3048);
180     
181     // translate LaRCsim back to FG structure so that the
182     // autopilot (and the rest of the sim can use the updated
183     // values
184     copy_from_LaRCsim();
185
186     // but lets restore our original bogus altitude when we are done
187     if ( save_alt < -9000.0 ) {
188         set_Altitude( save_alt );
189     }
190
191     double end_elev = get_Altitude();
192     if ( time_step > 0.0 ) {
193         // feet per second
194         set_Climb_Rate( (end_elev - start_elev) / time_step );
195     }
196
197     return true;
198 }
199
200
201 // Convert from the FGInterface struct to the LaRCsim generic_ struct
202 bool FGLaRCsim::copy_to_LaRCsim () {
203     Mass =      get_Mass();
204     I_xx =      get_I_xx();
205     I_yy =      get_I_yy();
206     I_zz =      get_I_zz();
207     I_xz =      get_I_xz();
208     // Dx_pilot =  get_Dx_pilot();
209     // Dy_pilot =  get_Dy_pilot();
210     // Dz_pilot =  get_Dz_pilot();
211     Dx_cg =     get_Dx_cg();
212     Dy_cg =     get_Dy_cg();
213     Dz_cg =     get_Dz_cg();
214     // F_X =       get_F_X();
215     // F_Y =       get_F_Y();
216     // F_Z =       get_F_Z();
217     // F_north =   get_F_north();
218     // F_east =    get_F_east();
219     // F_down =    get_F_down();
220     // F_X_aero =  get_F_X_aero();
221     // F_Y_aero =  get_F_Y_aero();
222     // F_Z_aero =  get_F_Z_aero();
223     // F_X_engine =        get_F_X_engine();
224     // F_Y_engine =        get_F_Y_engine();
225     // F_Z_engine =        get_F_Z_engine();
226     // F_X_gear =  get_F_X_gear();
227     // F_Y_gear =  get_F_Y_gear();
228     // F_Z_gear =  get_F_Z_gear();
229     // M_l_rp =    get_M_l_rp();
230     // M_m_rp =    get_M_m_rp();
231     // M_n_rp =    get_M_n_rp();
232     // M_l_cg =    get_M_l_cg();
233     // M_m_cg =    get_M_m_cg();
234     // M_n_cg =    get_M_n_cg();
235     // M_l_aero =  get_M_l_aero();
236     // M_m_aero =  get_M_m_aero();
237     // M_n_aero =  get_M_n_aero();
238     // M_l_engine =        get_M_l_engine();
239     // M_m_engine =        get_M_m_engine();
240     // M_n_engine =        get_M_n_engine();
241     // M_l_gear =  get_M_l_gear();
242     // M_m_gear =  get_M_m_gear();
243     // M_n_gear =  get_M_n_gear();
244     // V_dot_north =       get_V_dot_north();
245     // V_dot_east =        get_V_dot_east();
246     // V_dot_down =        get_V_dot_down();
247     // U_dot_body =        get_U_dot_body();
248     // V_dot_body =        get_V_dot_body();
249     // W_dot_body =        get_W_dot_body();
250     // A_X_cg =    get_A_X_cg();
251     // A_Y_cg =    get_A_Y_cg();
252     // A_Z_cg =    get_A_Z_cg();
253     // A_X_pilot = get_A_X_pilot();
254     // A_Y_pilot = get_A_Y_pilot();
255     // A_Z_pilot = get_A_Z_pilot();
256     // N_X_cg =    get_N_X_cg();
257     // N_Y_cg =    get_N_Y_cg();
258     // N_Z_cg =    get_N_Z_cg();
259     // N_X_pilot = get_N_X_pilot();
260     // N_Y_pilot = get_N_Y_pilot();
261     // N_Z_pilot = get_N_Z_pilot();
262     // P_dot_body =        get_P_dot_body();
263     // Q_dot_body =        get_Q_dot_body();
264     // R_dot_body =        get_R_dot_body();
265     V_north =   get_V_north();
266     V_east =    get_V_east();
267     V_down =    get_V_down();
268     // V_north_rel_ground =        get_V_north_rel_ground();
269     // V_east_rel_ground = get_V_east_rel_ground();
270     // V_down_rel_ground = get_V_down_rel_ground();
271     // V_north_airmass =   get_V_north_airmass();
272     // V_east_airmass =    get_V_east_airmass();
273     // V_down_airmass =    get_V_down_airmass();
274     // V_north_rel_airmass =       get_V_north_rel_airmass();
275     // V_east_rel_airmass =        get_V_east_rel_airmass();
276     // V_down_rel_airmass =        get_V_down_rel_airmass();
277     // U_gust =    get_U_gust();
278     // V_gust =    get_V_gust();
279     // W_gust =    get_W_gust();
280     // U_body =    get_U_body();
281     // V_body =    get_V_body();
282     // W_body =    get_W_body();
283     // V_rel_wind =        get_V_rel_wind();
284     // V_true_kts =        get_V_true_kts();
285     // V_rel_ground =      get_V_rel_ground();
286     // V_inertial =        get_V_inertial();
287     // V_ground_speed =    get_V_ground_speed();
288     // V_equiv =   get_V_equiv();
289     // V_equiv_kts =       get_V_equiv_kts();
290     // V_calibrated =      get_V_calibrated();
291     // V_calibrated_kts =  get_V_calibrated_kts();
292     P_body =    get_P_body();
293     Q_body =    get_Q_body();
294     R_body =    get_R_body();
295     // P_local =   get_P_local();
296     // Q_local =   get_Q_local();
297     // R_local =   get_R_local();
298     // P_total =   get_P_total();
299     // Q_total =   get_Q_total();
300     // R_total =   get_R_total();
301     // Phi_dot =   get_Phi_dot();
302     // Theta_dot = get_Theta_dot();
303     // Psi_dot =   get_Psi_dot();
304     // Latitude_dot =      get_Latitude_dot();
305     // Longitude_dot =     get_Longitude_dot();
306     // Radius_dot =        get_Radius_dot();
307     Lat_geocentric =    get_Lat_geocentric();
308     Lon_geocentric =    get_Lon_geocentric();
309     Radius_to_vehicle = get_Radius_to_vehicle();
310     Latitude =  get_Latitude();
311     Longitude = get_Longitude();
312     Altitude =  get_Altitude();
313     Phi =       get_Phi();
314     Theta =     get_Theta();
315     Psi =       get_Psi();
316     // T_local_to_body_11 =        get_T_local_to_body_11();
317     // T_local_to_body_12 =        get_T_local_to_body_12();
318     // T_local_to_body_13 =        get_T_local_to_body_13();
319     // T_local_to_body_21 =        get_T_local_to_body_21();
320     // T_local_to_body_22 =        get_T_local_to_body_22();
321     // T_local_to_body_23 =        get_T_local_to_body_23();
322     // T_local_to_body_31 =        get_T_local_to_body_31();
323     // T_local_to_body_32 =        get_T_local_to_body_32();
324     // T_local_to_body_33 =        get_T_local_to_body_33();
325     // Gravity =   get_Gravity();
326     // Centrifugal_relief =        get_Centrifugal_relief();
327     // Alpha =     get_Alpha();
328     // Beta =      get_Beta();
329     // Alpha_dot = get_Alpha_dot();
330     // Beta_dot =  get_Beta_dot();
331     // Cos_alpha = get_Cos_alpha();
332     // Sin_alpha = get_Sin_alpha();
333     // Cos_beta =  get_Cos_beta();
334     // Sin_beta =  get_Sin_beta();
335     // Cos_phi =   get_Cos_phi();
336     // Sin_phi =   get_Sin_phi();
337     // Cos_theta = get_Cos_theta();
338     // Sin_theta = get_Sin_theta();
339     // Cos_psi =   get_Cos_psi();
340     // Sin_psi =   get_Sin_psi();
341     // Gamma_vert_rad =    get_Gamma_vert_rad();
342     // Gamma_horiz_rad =   get_Gamma_horiz_rad();
343     // Sigma =     get_Sigma();
344     // Density =   get_Density();
345     // V_sound =   get_V_sound();
346     // Mach_number =       get_Mach_number();
347     // Static_pressure =   get_Static_pressure();
348     // Total_pressure =    get_Total_pressure();
349     // Impact_pressure =   get_Impact_pressure();
350     // Dynamic_pressure =  get_Dynamic_pressure();
351     // Static_temperature =        get_Static_temperature();
352     // Total_temperature = get_Total_temperature();
353     Sea_level_radius =  get_Sea_level_radius();
354     Earth_position_angle =      get_Earth_position_angle();
355     Runway_altitude =   get_Runway_altitude();
356     // Runway_latitude =   get_Runway_latitude();
357     // Runway_longitude =  get_Runway_longitude();
358     // Runway_heading =    get_Runway_heading();
359     // Radius_to_rwy =     get_Radius_to_rwy();
360     // D_cg_north_of_rwy = get_D_cg_north_of_rwy();
361     // D_cg_east_of_rwy =  get_D_cg_east_of_rwy();
362     // D_cg_above_rwy =    get_D_cg_above_rwy();
363     // X_cg_rwy =  get_X_cg_rwy();
364     // Y_cg_rwy =  get_Y_cg_rwy();
365     // H_cg_rwy =  get_H_cg_rwy();
366     // D_pilot_north_of_rwy =      get_D_pilot_north_of_rwy();
367     // D_pilot_east_of_rwy =       get_D_pilot_east_of_rwy();
368     // D_pilot_above_rwy = get_D_pilot_above_rwy();
369     // X_pilot_rwy =       get_X_pilot_rwy();
370     // Y_pilot_rwy =       get_Y_pilot_rwy();
371     // H_pilot_rwy =       get_H_pilot_rwy();
372
373     return true;
374 }
375
376
377 // Convert from the LaRCsim generic_ struct to the FGInterface struct
378 bool FGLaRCsim::copy_from_LaRCsim() {
379
380     // Mass properties and geometry values
381     set_Inertias( Mass, I_xx, I_yy, I_zz, I_xz );
382     // set_Pilot_Location( Dx_pilot, Dy_pilot, Dz_pilot );
383     set_CG_Position( Dx_cg, Dy_cg, Dz_cg );
384
385     // Forces
386     // set_Forces_Body_Total( F_X, F_Y, F_Z );
387     // set_Forces_Local_Total( F_north, F_east, F_down );
388     // set_Forces_Aero( F_X_aero, F_Y_aero, F_Z_aero );
389     // set_Forces_Engine( F_X_engine, F_Y_engine, F_Z_engine );
390     // set_Forces_Gear( F_X_gear, F_Y_gear, F_Z_gear );
391
392     // Moments
393     // set_Moments_Total_RP( M_l_rp, M_m_rp, M_n_rp );
394     // set_Moments_Total_CG( M_l_cg, M_m_cg, M_n_cg );
395     // set_Moments_Aero( M_l_aero, M_m_aero, M_n_aero );
396     // set_Moments_Engine( M_l_engine, M_m_engine, M_n_engine );
397     // set_Moments_Gear( M_l_gear, M_m_gear, M_n_gear );
398
399     // Accelerations
400     set_Accels_Local( V_dot_north, V_dot_east, V_dot_down );
401     set_Accels_Body( U_dot_body, V_dot_body, W_dot_body );
402     set_Accels_CG_Body( A_X_cg, A_Y_cg, A_Z_cg );
403     set_Accels_Pilot_Body( A_X_pilot, A_Y_pilot, A_Z_pilot );
404     // set_Accels_CG_Body_N( N_X_cg, N_Y_cg, N_Z_cg );
405     // set_Accels_Pilot_Body_N( N_X_pilot, N_Y_pilot, N_Z_pilot );
406     // set_Accels_Omega( P_dot_body, Q_dot_body, R_dot_body );
407
408     // Velocities
409     set_Velocities_Local( V_north, V_east, V_down );
410     // set_Velocities_Ground( V_north_rel_ground, V_east_rel_ground, 
411     //               V_down_rel_ground );
412     // set_Velocities_Local_Airmass( V_north_airmass, V_east_airmass,
413     //                      V_down_airmass );
414     // set_Velocities_Local_Rel_Airmass( V_north_rel_airmass, 
415     //                          V_east_rel_airmass, V_down_rel_airmass );
416     // set_Velocities_Gust( U_gust, V_gust, W_gust );
417     set_Velocities_Wind_Body( U_body, V_body, W_body );
418
419     // set_V_rel_wind( V_rel_wind );
420     // set_V_true_kts( V_true_kts );
421     // set_V_rel_ground( V_rel_ground );
422     // set_V_inertial( V_inertial );
423     set_V_ground_speed( V_ground_speed );
424     // set_V_equiv( V_equiv );
425     set_V_equiv_kts( V_equiv_kts );
426     // set_V_calibrated( V_calibrated );
427     set_V_calibrated_kts( V_calibrated_kts );
428
429     set_Omega_Body( P_body, Q_body, R_body );
430     // set_Omega_Local( P_local, Q_local, R_local );
431     // set_Omega_Total( P_total, Q_total, R_total );
432     
433     set_Euler_Rates( Phi_dot, Theta_dot, Psi_dot );
434     set_Geocentric_Rates( Latitude_dot, Longitude_dot, Radius_dot );
435
436     set_Mach_number( Mach_number );
437
438     FG_LOG( FG_FLIGHT, FG_DEBUG, "lon = " << Longitude 
439             << " lat_geoc = " << Lat_geocentric << " lat_geod = " << Latitude 
440             << " alt = " << Altitude << " sl_radius = " << Sea_level_radius 
441             << " radius_to_vehicle = " << Radius_to_vehicle );
442
443     double tmp_lon_geoc = Lon_geocentric;
444     while ( tmp_lon_geoc < -FG_PI ) { tmp_lon_geoc += FG_2PI; }
445     while ( tmp_lon_geoc > FG_PI ) { tmp_lon_geoc -= FG_2PI; }
446
447     double tmp_lon = Longitude;
448     while ( tmp_lon < -FG_PI ) { tmp_lon += FG_2PI; }
449     while ( tmp_lon > FG_PI ) { tmp_lon -= FG_2PI; }
450
451     // Positions
452     set_Geocentric_Position( Lat_geocentric, tmp_lon_geoc, 
453                                Radius_to_vehicle );
454     set_Geodetic_Position( Latitude, tmp_lon, Altitude );
455     set_Euler_Angles( Phi, Theta, Psi );
456
457     // Miscellaneous quantities
458     set_T_Local_to_Body(T_local_to_body_m);
459     // set_Gravity( Gravity );
460     // set_Centrifugal_relief( Centrifugal_relief );
461
462     set_Alpha( Alpha );
463     set_Beta( Beta );
464     // set_Alpha_dot( Alpha_dot );
465     // set_Beta_dot( Beta_dot );
466
467     // set_Cos_alpha( Cos_alpha );
468     // set_Sin_alpha( Sin_alpha );
469     // set_Cos_beta( Cos_beta );
470     // set_Sin_beta( Sin_beta );
471
472     set_Cos_phi( Cos_phi );
473     // set_Sin_phi( Sin_phi );
474     set_Cos_theta( Cos_theta );
475     // set_Sin_theta( Sin_theta );
476     // set_Cos_psi( Cos_psi );
477     // set_Sin_psi( Sin_psi );
478
479     set_Gamma_vert_rad( Gamma_vert_rad );
480     // set_Gamma_horiz_rad( Gamma_horiz_rad );
481
482     // set_Sigma( Sigma );
483     set_Density( Density );
484     // set_V_sound( V_sound );
485     // set_Mach_number( Mach_number );
486
487     set_Static_pressure( Static_pressure );
488     // set_Total_pressure( Total_pressure );
489     // set_Impact_pressure( Impact_pressure );
490     // set_Dynamic_pressure( Dynamic_pressure );
491
492     set_Static_temperature( Static_temperature );
493     // set_Total_temperature( Total_temperature );
494
495     set_Sea_level_radius( Sea_level_radius );
496     set_Earth_position_angle( Earth_position_angle );
497
498     set_Runway_altitude( Runway_altitude );
499     // set_Runway_latitude( Runway_latitude );
500     // set_Runway_longitude( Runway_longitude );
501     // set_Runway_heading( Runway_heading );
502     // set_Radius_to_rwy( Radius_to_rwy );
503
504     // set_CG_Rwy_Local( D_cg_north_of_rwy, D_cg_east_of_rwy, D_cg_above_rwy);
505     // set_CG_Rwy_Rwy( X_cg_rwy, Y_cg_rwy, H_cg_rwy );
506     // set_Pilot_Rwy_Local( D_pilot_north_of_rwy, D_pilot_east_of_rwy, 
507     //                        D_pilot_above_rwy );
508     // set_Pilot_Rwy_Rwy( X_pilot_rwy, Y_pilot_rwy, H_pilot_rwy );
509
510     set_sin_lat_geocentric(Lat_geocentric);
511     set_cos_lat_geocentric(Lat_geocentric);
512     set_sin_cos_longitude(Longitude);
513     set_sin_cos_latitude(Latitude);
514
515     // printf("sin_lat_geo %f  cos_lat_geo %f\n", sin_Lat_geoc, cos_Lat_geoc);
516     // printf("sin_lat     %f  cos_lat     %f\n", 
517     //        get_sin_latitude(), get_cos_latitude());
518     // printf("sin_lon     %f  cos_lon     %f\n",
519     //        get_sin_longitude(), get_cos_longitude());
520
521     return true;
522 }