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  - curt@flightgear.org
   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., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  21 //
  22
  23
  24 #include <simgear/math/sg_geodesy.hxx>
  25 #include <simgear/math/point3d.hxx>
  26 #include <simgear/math/polar3d.hxx>
  27
  28 #include <Controls/controls.hxx>
  29 #include <Main/globals.hxx>
  30 #include <Main/fg_props.hxx>
  31
  32 #include "UFO.hxx"
  33
  34 const double throttle_damp = 0.2;
  35 const double aileron_damp = 0.05;
  36 const double elevator_damp = 0.05;
  37 const double rudder_damp = 0.4;
  38
  39 FGUFO::FGUFO( double dt )
  40   : Throttle(0.0),
  41     Aileron(0.0),
  42     Elevator(0.0),
  43     Rudder(0.0)
  44 {
  45 //     set_delta_t( dt );
  46 }
  47
  48
  49 FGUFO::~FGUFO() {
  50 }
  51
  52
  53 // Initialize the UFO flight model, dt is the time increment
  54 // for each subsequent iteration through the EOM
  55 void FGUFO::init() {
  56     common_init();
  57 }
  58
  59
  60 // Run an iteration of the EOM (equations of motion)
  61 void FGUFO::update( double dt ) {
  62     // cout << "FGLaRCsim::update()" << endl;
  63
  64     if (is_suspended())
  65       return;
  66
  67     double time_step = dt;
  68
  69     // read the throttle
  70     double th = globals->get_controls()->get_throttle( 0 );
  71     if (globals->get_controls()->get_brake(0)) {
  72         th = -th;
  73     }
  74     Throttle = th * throttle_damp + Throttle * (1 - throttle_damp);
  75
  76     // read the state of the control surfaces
  77     Aileron  = globals->get_controls()->get_aileron() * aileron_damp
  78                + Aileron * (1 - aileron_damp);
  79     Elevator = globals->get_controls()->get_elevator() * elevator_damp
  80                + Elevator * (1 - elevator_damp);
  81     Rudder = globals->get_controls()->get_rudder() * rudder_damp
  82                + Rudder * (1 - rudder_damp);
  83
  84     // the velocity of the aircraft
  85     double velocity = Throttle * 2000; // meters/sec
  86
  87     double old_pitch = get_Theta();
  88     double pitch_rate = SGD_PI_4; // assume I will be pitching up
  89     double target_pitch = -Elevator * SGD_PI_2;
  90
  91     // if I am pitching down
  92     if (old_pitch > target_pitch)
  93         // set the pitch rate to negative (down)
  94         pitch_rate *= -1;
  95
  96     double pitch = old_pitch + (pitch_rate * time_step);
  97
  98     // if I am pitching up
  99     if (pitch_rate > 0.0)
 100     {
 101         // clip the pitch at the limit
 102         if ( pitch > target_pitch)
 103         {
 104             pitch = target_pitch;
 105         }
 106     }
 107     // if I am pitching down
 108     else if (pitch_rate < 0.0)
 109     {
 110         // clip the pitch at the limit
 111         if ( pitch < target_pitch)
 112         {
 113             pitch = target_pitch;
 114         }
 115     }
 116
 117     double old_roll     = get_Phi();
 118     double roll_rate    = SGD_PI_4;
 119     double target_roll  = Aileron * SGD_PI_2;
 120
 121     if (old_roll > target_roll)
 122         roll_rate *= -1;
 123
 124     double roll = old_roll + (roll_rate * time_step);
 125
 126     // if I am rolling CW
 127     if (roll_rate > 0.0)
 128     {
 129         // clip the roll at the limit
 130         if ( roll > target_roll)
 131         {
 132             roll = target_roll;
 133         }
 134     }
 135     // if I am rolling CCW
 136     else if (roll_rate < 0.0)
 137     {
 138         // clip the roll at the limit
 139         if ( roll < target_roll)
 140         {
 141             roll = target_roll;
 142         }
 143     }
 144
 145     // the vertical speed of the aircraft
 146     double real_climb_rate = sin (pitch) * SG_METER_TO_FEET * velocity; // feet/sec
 147     _set_Climb_Rate( -Elevator * 10.0 );
 148     double climb = real_climb_rate * time_step;
 149
 150     // the lateral speed of the aircraft
 151     double speed = cos (pitch) * velocity; // meters/sec
 152     double dist = speed * time_step;
 153     double kts = velocity * SG_METER_TO_NM * 3600.0;
 154     _set_V_equiv_kts( kts );
 155     _set_V_calibrated_kts( kts );
 156     _set_V_ground_speed( kts );
 157
 158     // angle of turn
 159     double turn_rate = sin(roll) * SGD_PI_4; // radians/sec
 160     double turn = turn_rate * time_step;
 161     double yaw = fabs(Rudder) < .2 ? 0.0 : Rudder / (25 + fabs(speed) * .1);
 162
 163     // update (lon/lat) position
 164     double lat2, lon2, az2;
 165     if ( fabs(speed) > SG_EPSILON ) {
 166         geo_direct_wgs_84 ( get_Altitude(),
 167                             get_Latitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 168                             get_Longitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 169                             get_Psi() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 170                             dist, &lat2, &lon2, &az2 );
 171
 172         _set_Longitude( lon2 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS );
 173         _set_Latitude( lat2 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS );
 174     }
 175
 176     // cout << "lon error = " << fabs(end.x()*SGD_RADIANS_TO_DEGREES - lon2)
 177     //      << "  lat error = " << fabs(end.y()*SGD_RADIANS_TO_DEGREES - lat2)
 178     //      << endl;
 179
 180     double sl_radius, lat_geoc;
 181     sgGeodToGeoc( get_Latitude(), get_Altitude(), &sl_radius, &lat_geoc );
 182
 183     // update euler angles
 184     _set_Euler_Angles( roll, pitch,
 185                        fmod(get_Psi() + turn + yaw, SGD_2PI) );
 186     _set_Euler_Rates(0,0,0);
 187
 188     _set_Geocentric_Position( lat_geoc, get_Longitude(),
 189                              sl_radius + get_Altitude() + climb );
 190     // cout << "sea level radius (ft) = " << sl_radius << endl;
 191     // cout << "(setto) sea level radius (ft) = " << get_Sea_level_radius() << endl;
 192     _set_Sea_level_radius( sl_radius * SG_METER_TO_FEET);
 193     _set_Altitude( get_Altitude() + climb );
 194 }