src/FDM/UFO.cxx

   1 // UFO.cxx -- interface to the "UFO" flight model
   2 //
   3 // Written by Curtis Olson, started October 1999.
   4 // Slightly modified from MagicCarpet.cxx by Jonathan Polley, April 2002
   5 //
   6 // Copyright (C) 1999-2002  Curtis L. Olson  - http://www.flightgear.org/~curt
   7 //
   8 // This program is free software; you can redistribute it and/or
   9 // modify it under the terms of the GNU General Public License as
  10 // published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  11 // License, or (at your option) any later version.
  12 //
  13 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  14 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16 // General Public License for more details.
  17 //
  18 // You should have received a copy of the GNU General Public License
  19 // along with this program; if not, write to the Free Software
  20 // Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  21 //
  22
  23
  24 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  25 #  include <config.h>
  26 #endif
  27
  28 #include <simgear/math/sg_geodesy.hxx>
  29 #include <simgear/math/point3d.hxx>
  30 #include <simgear/math/polar3d.hxx>
  31
  32 #include <Aircraft/controls.hxx>
  33 #include <Main/globals.hxx>
  34 #include <Main/fg_props.hxx>
  35
  36 #include "UFO.hxx"
  37
  38 const double throttle_damp = 0.2;
  39 const double aileron_damp = 0.05;
  40 const double elevator_damp = 0.05;
  41 const double elevator_trim_damp = 0.05;
  42 const double rudder_damp = 0.4;
  43
  44 FGUFO::FGUFO( double dt )
  45   : Throttle(0.0),
  46     Aileron(0.0),
  47     Elevator(0.0),
  48     Elevator_Trim(0.0),
  49     Rudder(0.0),
  50     Speed_Max(fgGetNode("/engines/engine/speed-max-mps", true))
  51 {
  52 //     set_delta_t( dt );
  53 }
  54
  55
  56 FGUFO::~FGUFO() {
  57 }
  58
  59
  60 // Initialize the UFO flight model, dt is the time increment
  61 // for each subsequent iteration through the EOM
  62 void FGUFO::init() {
  63     common_init();
  64     if (Speed_Max->getDoubleValue() < 0.01)
  65         Speed_Max->setDoubleValue(2000.0);
  66 }
  67
  68
  69 // Run an iteration of the EOM (equations of motion)
  70 void FGUFO::update( double dt ) {
  71     // cout << "FGLaRCsim::update()" << endl;
  72
  73     if (is_suspended())
  74       return;
  75
  76     double time_step = dt;
  77
  78     // read the throttle
  79     double th = globals->get_controls()->get_throttle( 0 );
  80     if ( globals->get_controls()->get_brake_left() > 0.5
  81          || globals->get_controls()->get_brake_right() > 0.5 )
  82     {
  83         th = -th;
  84     }
  85     Throttle = th * throttle_damp + Throttle * (1 - throttle_damp);
  86
  87     // read the state of the control surfaces
  88     Aileron  = globals->get_controls()->get_aileron() * aileron_damp
  89                + Aileron * (1 - aileron_damp);
  90     Elevator = globals->get_controls()->get_elevator() * elevator_damp
  91                + Elevator * (1 - elevator_damp);
  92     Elevator_Trim = globals->get_controls()->get_elevator_trim()
  93                     * elevator_trim_damp
  94                     + Elevator_Trim * (1 - elevator_trim_damp);
  95     Rudder = globals->get_controls()->get_rudder() * rudder_damp
  96                + Rudder * (1 - rudder_damp);
  97
  98     // the velocity of the aircraft
  99     double velocity = Throttle * Speed_Max->getDoubleValue(); // meters/sec
 100
 101     double old_pitch = get_Theta();
 102     double pitch_rate = SGD_PI_4; // assume I will be pitching up
 103     double target_pitch = (-Elevator - Elevator_Trim) * SGD_PI_2;
 104
 105     // if I am pitching down
 106     if (old_pitch > target_pitch)
 107         // set the pitch rate to negative (down)
 108         pitch_rate *= -1;
 109
 110     double pitch = old_pitch + (pitch_rate * time_step);
 111
 112     // if I am pitching up
 113     if (pitch_rate > 0.0)
 114     {
 115         // clip the pitch at the limit
 116         if ( pitch > target_pitch)
 117         {
 118             pitch = target_pitch;
 119         }
 120     }
 121     // if I am pitching down
 122     else if (pitch_rate < 0.0)
 123     {
 124         // clip the pitch at the limit
 125         if ( pitch < target_pitch)
 126         {
 127             pitch = target_pitch;
 128         }
 129     }
 130
 131     double old_roll     = get_Phi();
 132     double roll_rate    = SGD_PI_4;
 133     double target_roll  = Aileron * SGD_PI_2;
 134
 135     if (old_roll > target_roll)
 136         roll_rate *= -1;
 137
 138     double roll = old_roll + (roll_rate * time_step);
 139
 140     // if I am rolling CW
 141     if (roll_rate > 0.0)
 142     {
 143         // clip the roll at the limit
 144         if ( roll > target_roll)
 145         {
 146             roll = target_roll;
 147         }
 148     }
 149     // if I am rolling CCW
 150     else if (roll_rate < 0.0)
 151     {
 152         // clip the roll at the limit
 153         if ( roll < target_roll)
 154         {
 155             roll = target_roll;
 156         }
 157     }
 158
 159     // the vertical speed of the aircraft
 160     double real_climb_rate = sin (pitch) * SG_METER_TO_FEET * velocity; // feet/sec
 161     _set_Climb_Rate( -Elevator * 10.0 );
 162     double climb = real_climb_rate * time_step;
 163
 164     // the lateral speed of the aircraft
 165     double speed = cos (pitch) * velocity; // meters/sec
 166     double dist = speed * time_step;
 167     double kts = velocity * SG_METER_TO_NM * 3600.0;
 168     _set_V_equiv_kts( kts );
 169     _set_V_calibrated_kts( kts );
 170     _set_V_ground_speed( kts );
 171
 172     // angle of turn
 173     double turn_rate = sin(roll) * SGD_PI_4; // radians/sec
 174     double turn = turn_rate * time_step;
 175     double yaw = fabs(Rudder) < .2 ? 0.0 : Rudder / (25 + fabs(speed) * .1);
 176
 177     // update (lon/lat) position
 178     double lat2, lon2, az2;
 179     if ( fabs(speed) > SG_EPSILON ) {
 180         geo_direct_wgs_84 ( get_Altitude(),
 181                             get_Latitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 182                             get_Longitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 183                             get_Psi() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 184                             dist, &lat2, &lon2, &az2 );
 185
 186         _set_Longitude( lon2 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS );
 187         _set_Latitude( lat2 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS );
 188     }
 189
 190     // cout << "lon error = " << fabs(end.x()*SGD_RADIANS_TO_DEGREES - lon2)
 191     //      << "  lat error = " << fabs(end.y()*SGD_RADIANS_TO_DEGREES - lat2)
 192     //      << endl;
 193
 194     double sl_radius, lat_geoc;
 195     sgGeodToGeoc( get_Latitude(), get_Altitude(), &sl_radius, &lat_geoc );
 196
 197     // update euler angles
 198     _set_Euler_Angles( roll, pitch,
 199                        fmod(get_Psi() + turn + yaw, SGD_2PI) );
 200     _set_Euler_Rates(0,0,0);
 201
 202     _set_Geocentric_Position( lat_geoc, get_Longitude(),
 203                              sl_radius + get_Altitude() + climb );
 204     // cout << "sea level radius (ft) = " << sl_radius << endl;
 205     // cout << "(setto) sea level radius (ft) = " << get_Sea_level_radius() << endl;
 206     _update_ground_elev_at_pos();
 207     _set_Sea_level_radius( sl_radius * SG_METER_TO_FEET);
 208     _set_Altitude( get_Altitude() + climb );
 209     _set_Altitude_AGL( get_Altitude() - get_Runway_altitude() );
 210 }