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 {
  51 //     set_delta_t( dt );
  52 }
  53
  54
  55 FGUFO::~FGUFO() {
  56 }
  57
  58
  59 // Initialize the UFO flight model, dt is the time increment
  60 // for each subsequent iteration through the EOM
  61 void FGUFO::init() {
  62     common_init();
  63 }
  64
  65
  66 // Run an iteration of the EOM (equations of motion)
  67 void FGUFO::update( double dt ) {
  68     // cout << "FGLaRCsim::update()" << endl;
  69
  70     if (is_suspended())
  71       return;
  72
  73     double time_step = dt;
  74
  75     // read the throttle
  76     double th = globals->get_controls()->get_throttle( 0 );
  77     if ( globals->get_controls()->get_brake_left() > 0.5
  78          || globals->get_controls()->get_brake_right() > 0.5 )
  79     {
  80         th = -th;
  81     }
  82     Throttle = th * throttle_damp + Throttle * (1 - throttle_damp);
  83
  84     // read the state of the control surfaces
  85     Aileron  = globals->get_controls()->get_aileron() * aileron_damp
  86                + Aileron * (1 - aileron_damp);
  87     Elevator = globals->get_controls()->get_elevator() * elevator_damp
  88                + Elevator * (1 - elevator_damp);
  89     Elevator_Trim = globals->get_controls()->get_elevator_trim()
  90                     * elevator_trim_damp
  91                     + Elevator_Trim * (1 - elevator_trim_damp);
  92     Rudder = globals->get_controls()->get_rudder() * rudder_damp
  93                + Rudder * (1 - rudder_damp);
  94
  95     // the velocity of the aircraft
  96     double velocity = Throttle * 2000; // meters/sec
  97
  98     double old_pitch = get_Theta();
  99     double pitch_rate = SGD_PI_4; // assume I will be pitching up
 100     double target_pitch = (-Elevator - Elevator_Trim) * SGD_PI_2;
 101
 102     // if I am pitching down
 103     if (old_pitch > target_pitch)
 104         // set the pitch rate to negative (down)
 105         pitch_rate *= -1;
 106
 107     double pitch = old_pitch + (pitch_rate * time_step);
 108
 109     // if I am pitching up
 110     if (pitch_rate > 0.0)
 111     {
 112         // clip the pitch at the limit
 113         if ( pitch > target_pitch)
 114         {
 115             pitch = target_pitch;
 116         }
 117     }
 118     // if I am pitching down
 119     else if (pitch_rate < 0.0)
 120     {
 121         // clip the pitch at the limit
 122         if ( pitch < target_pitch)
 123         {
 124             pitch = target_pitch;
 125         }
 126     }
 127
 128     double old_roll     = get_Phi();
 129     double roll_rate    = SGD_PI_4;
 130     double target_roll  = Aileron * SGD_PI_2;
 131
 132     if (old_roll > target_roll)
 133         roll_rate *= -1;
 134
 135     double roll = old_roll + (roll_rate * time_step);
 136
 137     // if I am rolling CW
 138     if (roll_rate > 0.0)
 139     {
 140         // clip the roll at the limit
 141         if ( roll > target_roll)
 142         {
 143             roll = target_roll;
 144         }
 145     }
 146     // if I am rolling CCW
 147     else if (roll_rate < 0.0)
 148     {
 149         // clip the roll at the limit
 150         if ( roll < target_roll)
 151         {
 152             roll = target_roll;
 153         }
 154     }
 155
 156     // the vertical speed of the aircraft
 157     double real_climb_rate = sin (pitch) * SG_METER_TO_FEET * velocity; // feet/sec
 158     _set_Climb_Rate( -Elevator * 10.0 );
 159     double climb = real_climb_rate * time_step;
 160
 161     // the lateral speed of the aircraft
 162     double speed = cos (pitch) * velocity; // meters/sec
 163     double dist = speed * time_step;
 164     double kts = velocity * SG_METER_TO_NM * 3600.0;
 165     _set_V_equiv_kts( kts );
 166     _set_V_calibrated_kts( kts );
 167     _set_V_ground_speed( kts );
 168
 169     // angle of turn
 170     double turn_rate = sin(roll) * SGD_PI_4; // radians/sec
 171     double turn = turn_rate * time_step;
 172     double yaw = fabs(Rudder) < .2 ? 0.0 : Rudder / (25 + fabs(speed) * .1);
 173
 174     // update (lon/lat) position
 175     double lat2, lon2, az2;
 176     if ( fabs(speed) > SG_EPSILON ) {
 177         geo_direct_wgs_84 ( get_Altitude(),
 178                             get_Latitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 179                             get_Longitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 180                             get_Psi() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 181                             dist, &lat2, &lon2, &az2 );
 182
 183         _set_Longitude( lon2 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS );
 184         _set_Latitude( lat2 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS );
 185     }
 186
 187     // cout << "lon error = " << fabs(end.x()*SGD_RADIANS_TO_DEGREES - lon2)
 188     //      << "  lat error = " << fabs(end.y()*SGD_RADIANS_TO_DEGREES - lat2)
 189     //      << endl;
 190
 191     double sl_radius, lat_geoc;
 192     sgGeodToGeoc( get_Latitude(), get_Altitude(), &sl_radius, &lat_geoc );
 193
 194     // update euler angles
 195     _set_Euler_Angles( roll, pitch,
 196                        fmod(get_Psi() + turn + yaw, SGD_2PI) );
 197     _set_Euler_Rates(0,0,0);
 198
 199     _set_Geocentric_Position( lat_geoc, get_Longitude(),
 200                              sl_radius + get_Altitude() + climb );
 201     // cout << "sea level radius (ft) = " << sl_radius << endl;
 202     // cout << "(setto) sea level radius (ft) = " << get_Sea_level_radius() << endl;
 203     _update_ground_elev_at_pos();
 204     _set_Sea_level_radius( sl_radius * SG_METER_TO_FEET);
 205     _set_Altitude( get_Altitude() + climb );
 206 }