]> git.mxchange.org Git - flightgear.git/blob - src/FDM/LaRCsim.cxx
f1e7422364d25fc33bc015370d194f0672010f08
[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 ( current_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 *)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 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 ( current_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 / current_options.get_model_hz()) * multiloop;
133     double start_elev = get_Altitude();
134
135     // lets try to avoid really screwing up the LaRCsim model
136     if ( get_Altitude() < -9000.0 ) {
137         save_alt = get_Altitude();
138         set_Altitude( 0.0 );
139     }
140
141     // copy control positions into the LaRCsim structure
142     Lat_control = controls.get_aileron() / current_options.get_speed_up();
143     Long_control = controls.get_elevator();
144     Long_trim = controls.get_elevator_trim();
145     Rudder_pedal = controls.get_rudder() / current_options.get_speed_up();
146     Flap_handle = 30.0 * controls.get_flaps();
147
148     if ( current_options.get_aircraft() == "c172" ) {
149         Use_External_Engine = 1;
150     } else {
151         Use_External_Engine = 0;
152     }
153
154     Throttle_pct = controls.get_throttle( 0 ) * 1.0;
155     Brake_pct[0] = controls.get_brake( 1 );
156     Brake_pct[1] = controls.get_brake( 0 );
157
158     // Inform LaRCsim of the local terrain altitude
159     Runway_altitude = get_Runway_altitude();
160
161     // Weather
162     V_north_airmass = get_V_north_airmass();
163     V_east_airmass =  get_V_east_airmass();
164     V_down_airmass =  get_V_down_airmass();
165
166     // old -- FGInterface_2_LaRCsim() not needed except for Init()
167     // translate FG to LaRCsim structure
168     // FGInterface_2_LaRCsim(f);
169     // printf("FG_Altitude = %.2f\n", FG_Altitude * 0.3048);
170     // printf("Altitude = %.2f\n", Altitude * 0.3048);
171     // printf("Radius to Vehicle = %.2f\n", Radius_to_vehicle * 0.3048);
172
173     ls_update(multiloop);
174
175     // printf("%d FG_Altitude = %.2f\n", i, FG_Altitude * 0.3048);
176     // printf("%d Altitude = %.2f\n", i, Altitude * 0.3048);
177     
178     // translate LaRCsim back to FG structure so that the
179     // autopilot (and the rest of the sim can use the updated
180     // values
181     copy_from_LaRCsim();
182
183     // but lets restore our original bogus altitude when we are done
184     if ( save_alt < -9000.0 ) {
185         set_Altitude( save_alt );
186     }
187
188     double end_elev = get_Altitude();
189     if ( time_step > 0.0 ) {
190         // feet per second
191         set_Climb_Rate( (end_elev - start_elev) / time_step );
192     }
193
194     return true;
195 }
196
197
198 // Convert from the FGInterface struct to the LaRCsim generic_ struct
199 bool FGLaRCsim::copy_to_LaRCsim () {
200     Mass =      get_Mass();
201     I_xx =      get_I_xx();
202     I_yy =      get_I_yy();
203     I_zz =      get_I_zz();
204     I_xz =      get_I_xz();
205     // Dx_pilot =  get_Dx_pilot();
206     // Dy_pilot =  get_Dy_pilot();
207     // Dz_pilot =  get_Dz_pilot();
208     Dx_cg =     get_Dx_cg();
209     Dy_cg =     get_Dy_cg();
210     Dz_cg =     get_Dz_cg();
211     // F_X =       get_F_X();
212     // F_Y =       get_F_Y();
213     // F_Z =       get_F_Z();
214     // F_north =   get_F_north();
215     // F_east =    get_F_east();
216     // F_down =    get_F_down();
217     // F_X_aero =  get_F_X_aero();
218     // F_Y_aero =  get_F_Y_aero();
219     // F_Z_aero =  get_F_Z_aero();
220     // F_X_engine =        get_F_X_engine();
221     // F_Y_engine =        get_F_Y_engine();
222     // F_Z_engine =        get_F_Z_engine();
223     // F_X_gear =  get_F_X_gear();
224     // F_Y_gear =  get_F_Y_gear();
225     // F_Z_gear =  get_F_Z_gear();
226     // M_l_rp =    get_M_l_rp();
227     // M_m_rp =    get_M_m_rp();
228     // M_n_rp =    get_M_n_rp();
229     // M_l_cg =    get_M_l_cg();
230     // M_m_cg =    get_M_m_cg();
231     // M_n_cg =    get_M_n_cg();
232     // M_l_aero =  get_M_l_aero();
233     // M_m_aero =  get_M_m_aero();
234     // M_n_aero =  get_M_n_aero();
235     // M_l_engine =        get_M_l_engine();
236     // M_m_engine =        get_M_m_engine();
237     // M_n_engine =        get_M_n_engine();
238     // M_l_gear =  get_M_l_gear();
239     // M_m_gear =  get_M_m_gear();
240     // M_n_gear =  get_M_n_gear();
241     // V_dot_north =       get_V_dot_north();
242     // V_dot_east =        get_V_dot_east();
243     // V_dot_down =        get_V_dot_down();
244     // U_dot_body =        get_U_dot_body();
245     // V_dot_body =        get_V_dot_body();
246     // W_dot_body =        get_W_dot_body();
247     // A_X_cg =    get_A_X_cg();
248     // A_Y_cg =    get_A_Y_cg();
249     // A_Z_cg =    get_A_Z_cg();
250     // A_X_pilot = get_A_X_pilot();
251     // A_Y_pilot = get_A_Y_pilot();
252     // A_Z_pilot = get_A_Z_pilot();
253     // N_X_cg =    get_N_X_cg();
254     // N_Y_cg =    get_N_Y_cg();
255     // N_Z_cg =    get_N_Z_cg();
256     // N_X_pilot = get_N_X_pilot();
257     // N_Y_pilot = get_N_Y_pilot();
258     // N_Z_pilot = get_N_Z_pilot();
259     // P_dot_body =        get_P_dot_body();
260     // Q_dot_body =        get_Q_dot_body();
261     // R_dot_body =        get_R_dot_body();
262     V_north =   get_V_north();
263     V_east =    get_V_east();
264     V_down =    get_V_down();
265     // V_north_rel_ground =        get_V_north_rel_ground();
266     // V_east_rel_ground = get_V_east_rel_ground();
267     // V_down_rel_ground = get_V_down_rel_ground();
268     // V_north_airmass =   get_V_north_airmass();
269     // V_east_airmass =    get_V_east_airmass();
270     // V_down_airmass =    get_V_down_airmass();
271     // V_north_rel_airmass =       get_V_north_rel_airmass();
272     // V_east_rel_airmass =        get_V_east_rel_airmass();
273     // V_down_rel_airmass =        get_V_down_rel_airmass();
274     // U_gust =    get_U_gust();
275     // V_gust =    get_V_gust();
276     // W_gust =    get_W_gust();
277     // U_body =    get_U_body();
278     // V_body =    get_V_body();
279     // W_body =    get_W_body();
280     // V_rel_wind =        get_V_rel_wind();
281     // V_true_kts =        get_V_true_kts();
282     // V_rel_ground =      get_V_rel_ground();
283     // V_inertial =        get_V_inertial();
284     // V_ground_speed =    get_V_ground_speed();
285     // V_equiv =   get_V_equiv();
286     // V_equiv_kts =       get_V_equiv_kts();
287     // V_calibrated =      get_V_calibrated();
288     // V_calibrated_kts =  get_V_calibrated_kts();
289     P_body =    get_P_body();
290     Q_body =    get_Q_body();
291     R_body =    get_R_body();
292     // P_local =   get_P_local();
293     // Q_local =   get_Q_local();
294     // R_local =   get_R_local();
295     // P_total =   get_P_total();
296     // Q_total =   get_Q_total();
297     // R_total =   get_R_total();
298     // Phi_dot =   get_Phi_dot();
299     // Theta_dot = get_Theta_dot();
300     // Psi_dot =   get_Psi_dot();
301     // Latitude_dot =      get_Latitude_dot();
302     // Longitude_dot =     get_Longitude_dot();
303     // Radius_dot =        get_Radius_dot();
304     Lat_geocentric =    get_Lat_geocentric();
305     Lon_geocentric =    get_Lon_geocentric();
306     Radius_to_vehicle = get_Radius_to_vehicle();
307     Latitude =  get_Latitude();
308     Longitude = get_Longitude();
309     Altitude =  get_Altitude();
310     Phi =       get_Phi();
311     Theta =     get_Theta();
312     Psi =       get_Psi();
313     // T_local_to_body_11 =        get_T_local_to_body_11();
314     // T_local_to_body_12 =        get_T_local_to_body_12();
315     // T_local_to_body_13 =        get_T_local_to_body_13();
316     // T_local_to_body_21 =        get_T_local_to_body_21();
317     // T_local_to_body_22 =        get_T_local_to_body_22();
318     // T_local_to_body_23 =        get_T_local_to_body_23();
319     // T_local_to_body_31 =        get_T_local_to_body_31();
320     // T_local_to_body_32 =        get_T_local_to_body_32();
321     // T_local_to_body_33 =        get_T_local_to_body_33();
322     // Gravity =   get_Gravity();
323     // Centrifugal_relief =        get_Centrifugal_relief();
324     // Alpha =     get_Alpha();
325     // Beta =      get_Beta();
326     // Alpha_dot = get_Alpha_dot();
327     // Beta_dot =  get_Beta_dot();
328     // Cos_alpha = get_Cos_alpha();
329     // Sin_alpha = get_Sin_alpha();
330     // Cos_beta =  get_Cos_beta();
331     // Sin_beta =  get_Sin_beta();
332     // Cos_phi =   get_Cos_phi();
333     // Sin_phi =   get_Sin_phi();
334     // Cos_theta = get_Cos_theta();
335     // Sin_theta = get_Sin_theta();
336     // Cos_psi =   get_Cos_psi();
337     // Sin_psi =   get_Sin_psi();
338     // Gamma_vert_rad =    get_Gamma_vert_rad();
339     // Gamma_horiz_rad =   get_Gamma_horiz_rad();
340     // Sigma =     get_Sigma();
341     // Density =   get_Density();
342     // V_sound =   get_V_sound();
343     // Mach_number =       get_Mach_number();
344     // Static_pressure =   get_Static_pressure();
345     // Total_pressure =    get_Total_pressure();
346     // Impact_pressure =   get_Impact_pressure();
347     // Dynamic_pressure =  get_Dynamic_pressure();
348     // Static_temperature =        get_Static_temperature();
349     // Total_temperature = get_Total_temperature();
350     Sea_level_radius =  get_Sea_level_radius();
351     Earth_position_angle =      get_Earth_position_angle();
352     Runway_altitude =   get_Runway_altitude();
353     // Runway_latitude =   get_Runway_latitude();
354     // Runway_longitude =  get_Runway_longitude();
355     // Runway_heading =    get_Runway_heading();
356     // Radius_to_rwy =     get_Radius_to_rwy();
357     // D_cg_north_of_rwy = get_D_cg_north_of_rwy();
358     // D_cg_east_of_rwy =  get_D_cg_east_of_rwy();
359     // D_cg_above_rwy =    get_D_cg_above_rwy();
360     // X_cg_rwy =  get_X_cg_rwy();
361     // Y_cg_rwy =  get_Y_cg_rwy();
362     // H_cg_rwy =  get_H_cg_rwy();
363     // D_pilot_north_of_rwy =      get_D_pilot_north_of_rwy();
364     // D_pilot_east_of_rwy =       get_D_pilot_east_of_rwy();
365     // D_pilot_above_rwy = get_D_pilot_above_rwy();
366     // X_pilot_rwy =       get_X_pilot_rwy();
367     // Y_pilot_rwy =       get_Y_pilot_rwy();
368     // H_pilot_rwy =       get_H_pilot_rwy();
369
370     return true;
371 }
372
373
374 // Convert from the LaRCsim generic_ struct to the FGInterface struct
375 bool FGLaRCsim::copy_from_LaRCsim() {
376
377     // Mass properties and geometry values
378     set_Inertias( Mass, I_xx, I_yy, I_zz, I_xz );
379     // set_Pilot_Location( Dx_pilot, Dy_pilot, Dz_pilot );
380     set_CG_Position( Dx_cg, Dy_cg, Dz_cg );
381
382     // Forces
383     // set_Forces_Body_Total( F_X, F_Y, F_Z );
384     // set_Forces_Local_Total( F_north, F_east, F_down );
385     // set_Forces_Aero( F_X_aero, F_Y_aero, F_Z_aero );
386     // set_Forces_Engine( F_X_engine, F_Y_engine, F_Z_engine );
387     // set_Forces_Gear( F_X_gear, F_Y_gear, F_Z_gear );
388
389     // Moments
390     // set_Moments_Total_RP( M_l_rp, M_m_rp, M_n_rp );
391     // set_Moments_Total_CG( M_l_cg, M_m_cg, M_n_cg );
392     // set_Moments_Aero( M_l_aero, M_m_aero, M_n_aero );
393     // set_Moments_Engine( M_l_engine, M_m_engine, M_n_engine );
394     // set_Moments_Gear( M_l_gear, M_m_gear, M_n_gear );
395
396     // Accelerations
397     set_Accels_Local( V_dot_north, V_dot_east, V_dot_down );
398     set_Accels_Body( U_dot_body, V_dot_body, W_dot_body );
399     set_Accels_CG_Body( A_X_cg, A_Y_cg, A_Z_cg );
400     set_Accels_Pilot_Body( A_X_pilot, A_Y_pilot, A_Z_pilot );
401     // set_Accels_CG_Body_N( N_X_cg, N_Y_cg, N_Z_cg );
402     // set_Accels_Pilot_Body_N( N_X_pilot, N_Y_pilot, N_Z_pilot );
403     // set_Accels_Omega( P_dot_body, Q_dot_body, R_dot_body );
404
405     // Velocities
406     set_Velocities_Local( V_north, V_east, V_down );
407     // set_Velocities_Ground( V_north_rel_ground, V_east_rel_ground, 
408     //               V_down_rel_ground );
409     // set_Velocities_Local_Airmass( V_north_airmass, V_east_airmass,
410     //                      V_down_airmass );
411     // set_Velocities_Local_Rel_Airmass( V_north_rel_airmass, 
412     //                          V_east_rel_airmass, V_down_rel_airmass );
413     // set_Velocities_Gust( U_gust, V_gust, W_gust );
414     set_Velocities_Wind_Body( U_body, V_body, W_body );
415
416     // set_V_rel_wind( V_rel_wind );
417     // set_V_true_kts( V_true_kts );
418     // set_V_rel_ground( V_rel_ground );
419     // set_V_inertial( V_inertial );
420     set_V_ground_speed( V_ground_speed );
421     // set_V_equiv( V_equiv );
422     set_V_equiv_kts( V_equiv_kts );
423     // set_V_calibrated( V_calibrated );
424     set_V_calibrated_kts( V_calibrated_kts );
425
426     set_Omega_Body( P_body, Q_body, R_body );
427     // set_Omega_Local( P_local, Q_local, R_local );
428     // set_Omega_Total( P_total, Q_total, R_total );
429     
430     set_Euler_Rates( Phi_dot, Theta_dot, Psi_dot );
431     set_Geocentric_Rates( Latitude_dot, Longitude_dot, Radius_dot );
432
433     set_Mach_number( Mach_number );
434
435     FG_LOG( FG_FLIGHT, FG_DEBUG, "lon = " << Longitude 
436             << " lat_geoc = " << Lat_geocentric << " lat_geod = " << Latitude 
437             << " alt = " << Altitude << " sl_radius = " << Sea_level_radius 
438             << " radius_to_vehicle = " << Radius_to_vehicle );
439
440     double tmp_lon_geoc = Lon_geocentric;
441     while ( tmp_lon_geoc < -FG_PI ) { tmp_lon_geoc += FG_2PI; }
442     while ( tmp_lon_geoc > FG_PI ) { tmp_lon_geoc -= FG_2PI; }
443
444     double tmp_lon = Longitude;
445     while ( tmp_lon < -FG_PI ) { tmp_lon += FG_2PI; }
446     while ( tmp_lon > FG_PI ) { tmp_lon -= FG_2PI; }
447
448     // Positions
449     set_Geocentric_Position( Lat_geocentric, tmp_lon_geoc, 
450                                Radius_to_vehicle );
451     set_Geodetic_Position( Latitude, tmp_lon, Altitude );
452     set_Euler_Angles( Phi, Theta, Psi );
453
454     // Miscellaneous quantities
455     set_T_Local_to_Body(T_local_to_body_m);
456     // set_Gravity( Gravity );
457     // set_Centrifugal_relief( Centrifugal_relief );
458
459     set_Alpha( Alpha );
460     set_Beta( Beta );
461     // set_Alpha_dot( Alpha_dot );
462     // set_Beta_dot( Beta_dot );
463
464     // set_Cos_alpha( Cos_alpha );
465     // set_Sin_alpha( Sin_alpha );
466     // set_Cos_beta( Cos_beta );
467     // set_Sin_beta( Sin_beta );
468
469     set_Cos_phi( Cos_phi );
470     // set_Sin_phi( Sin_phi );
471     set_Cos_theta( Cos_theta );
472     // set_Sin_theta( Sin_theta );
473     // set_Cos_psi( Cos_psi );
474     // set_Sin_psi( Sin_psi );
475
476     set_Gamma_vert_rad( Gamma_vert_rad );
477     // set_Gamma_horiz_rad( Gamma_horiz_rad );
478
479     // set_Sigma( Sigma );
480     set_Density( Density );
481     // set_V_sound( V_sound );
482     // set_Mach_number( Mach_number );
483
484     set_Static_pressure( Static_pressure );
485     // set_Total_pressure( Total_pressure );
486     // set_Impact_pressure( Impact_pressure );
487     // set_Dynamic_pressure( Dynamic_pressure );
488
489     set_Static_temperature( Static_temperature );
490     // set_Total_temperature( Total_temperature );
491
492     set_Sea_level_radius( Sea_level_radius );
493     set_Earth_position_angle( Earth_position_angle );
494
495     set_Runway_altitude( Runway_altitude );
496     // set_Runway_latitude( Runway_latitude );
497     // set_Runway_longitude( Runway_longitude );
498     // set_Runway_heading( Runway_heading );
499     // set_Radius_to_rwy( Radius_to_rwy );
500
501     // set_CG_Rwy_Local( D_cg_north_of_rwy, D_cg_east_of_rwy, D_cg_above_rwy);
502     // set_CG_Rwy_Rwy( X_cg_rwy, Y_cg_rwy, H_cg_rwy );
503     // set_Pilot_Rwy_Local( D_pilot_north_of_rwy, D_pilot_east_of_rwy, 
504     //                        D_pilot_above_rwy );
505     // set_Pilot_Rwy_Rwy( X_pilot_rwy, Y_pilot_rwy, H_pilot_rwy );
506
507     set_sin_lat_geocentric(Lat_geocentric);
508     set_cos_lat_geocentric(Lat_geocentric);
509     set_sin_cos_longitude(Longitude);
510     set_sin_cos_latitude(Latitude);
511
512     // printf("sin_lat_geo %f  cos_lat_geo %f\n", sin_Lat_geoc, cos_Lat_geoc);
513     // printf("sin_lat     %f  cos_lat     %f\n", 
514     //        get_sin_latitude(), get_cos_latitude());
515     // printf("sin_lon     %f  cos_lon     %f\n",
516     //        get_sin_longitude(), get_cos_longitude());
517
518     return true;
519 }