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 double FGUFO::lowpass::_dt;
  39
  40
  41 FGUFO::FGUFO( double dt ) :
  42     Throttle(new lowpass(fgGetDouble("/controls/damping/throttle", 0.1))),
  43     Aileron(new lowpass(fgGetDouble("/controls/damping/aileron", 0.65))),
  44     Elevator(new lowpass(fgGetDouble("/controls/damping/elevator", 0.65))),
  45     Rudder(new lowpass(fgGetDouble("/controls/damping/rudder", 0.05))),
  46     Aileron_Trim(new lowpass(fgGetDouble("/controls/damping/aileron-trim", 0.65))),
  47     Elevator_Trim(new lowpass(fgGetDouble("/controls/damping/elevator-trim", 0.65))),
  48     Rudder_Trim(new lowpass(fgGetDouble("/controls/damping/rudder-trim", 0.05))),
  49     Speed_Max(fgGetNode("/engines/engine/speed-max-mps", true))
  50 {
  51 }
  52
  53
  54 FGUFO::~FGUFO() {
  55     delete Throttle;
  56     delete Aileron;
  57     delete Elevator;
  58     delete Rudder;
  59     delete Aileron_Trim;
  60     delete Elevator_Trim;
  61     delete Rudder_Trim;
  62 }
  63
  64
  65 // Initialize the UFO flight model, dt is the time increment
  66 // for each subsequent iteration through the EOM
  67 void FGUFO::init() {
  68     common_init();
  69     if (Speed_Max->getDoubleValue() < 0.01)
  70         Speed_Max->setDoubleValue(2000.0);
  71 }
  72
  73
  74 // Run an iteration of the EOM (equations of motion)
  75 void FGUFO::update( double dt ) {
  76
  77     if (is_suspended())
  78         return;
  79
  80     lowpass::set_delta(dt);
  81     double time_step = dt;
  82     FGControls *ctrl = globals->get_controls();
  83
  84     // read the throttle
  85     double throttle = ctrl->get_throttle( 0 );
  86     double brake_left = ctrl->get_brake_left();
  87     double brake_right = ctrl->get_brake_right();
  88
  89     if (brake_left > 0.5 || brake_right > 0.5)
  90         throttle = -throttle;
  91
  92     double velocity = Throttle->filter(throttle) * Speed_Max->getDoubleValue(); // meters/sec
  93
  94
  95     // read and lowpass-filter the state of the control surfaces
  96     double aileron = Aileron->filter(ctrl->get_aileron());
  97     double elevator = Elevator->filter(ctrl->get_elevator());
  98     double rudder = Rudder->filter(ctrl->get_rudder());
  99
 100     aileron += Aileron_Trim->filter(ctrl->get_aileron_trim());
 101     elevator += Elevator_Trim->filter(ctrl->get_elevator_trim());
 102     rudder += Rudder_Trim->filter(ctrl->get_rudder_trim());
 103
 104     double old_pitch = get_Theta();
 105     double pitch_rate = SGD_PI_4;  // assume I will be pitching up
 106     double target_pitch = -elevator * SGD_PI_2;
 107
 108     if (old_pitch > target_pitch)  // pitching down
 109         pitch_rate *= -1;
 110
 111     double pitch = old_pitch + (pitch_rate * time_step);
 112
 113     if (pitch_rate > 0.0) {        // pitching up
 114         if (pitch > target_pitch)
 115             pitch = target_pitch;
 116
 117     } else if (pitch_rate < 0.0) { // pitching down
 118         if (pitch < target_pitch)
 119             pitch = target_pitch;
 120     }
 121
 122     double old_roll    = get_Phi();
 123     double roll_rate   = SGD_PI_4;
 124     double target_roll = aileron * SGD_PI_2;
 125
 126     if (old_roll > target_roll)
 127         roll_rate *= -1;
 128
 129     double roll = old_roll + (roll_rate * time_step);
 130
 131     if (roll_rate > 0.0) {         // rolling CW
 132         if (roll > target_roll)
 133             roll = target_roll;
 134
 135     } else if (roll_rate < 0.0) {  // rolling CCW
 136         if (roll < target_roll)
 137             roll = target_roll;
 138     }
 139
 140     // the vertical speed of the aircraft
 141     double real_climb_rate = sin (pitch) * SG_METER_TO_FEET * velocity; // feet/sec
 142     _set_Climb_Rate( -elevator * 10.0 );
 143     double climb = real_climb_rate * time_step;
 144
 145     // the lateral speed of the aircraft
 146     double speed = cos (pitch) * velocity; // meters/sec
 147     double dist = speed * time_step;
 148     double kts = velocity * SG_METER_TO_NM * 3600.0;
 149     _set_V_equiv_kts( kts );
 150     _set_V_calibrated_kts( kts );
 151     _set_V_ground_speed( kts );
 152
 153     // angle of turn
 154     double turn_rate = sin(roll) * SGD_PI_4; // radians/sec
 155     double turn = turn_rate * time_step;
 156     double yaw = fabs(rudder) < .2 ? 0.0 : rudder / (25 + fabs(speed) * .1);
 157
 158     // update (lon/lat) position
 159     double lat2, lon2, az2;
 160     if ( fabs(speed) > SG_EPSILON ) {
 161         geo_direct_wgs_84 ( get_Altitude(),
 162                             get_Latitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 163                             get_Longitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 164                             get_Psi() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 165                             dist, &lat2, &lon2, &az2 );
 166
 167         _set_Longitude( lon2 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS );
 168         _set_Latitude( lat2 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS );
 169     }
 170
 171     // cout << "lon error = " << fabs(end.x()*SGD_RADIANS_TO_DEGREES - lon2)
 172     //      << "  lat error = " << fabs(end.y()*SGD_RADIANS_TO_DEGREES - lat2)
 173     //      << endl;
 174
 175     double sl_radius, lat_geoc;
 176     sgGeodToGeoc( get_Latitude(), get_Altitude(), &sl_radius, &lat_geoc );
 177
 178     // update euler angles
 179     double heading = fmod(get_Psi() + turn + yaw, SGD_2PI);
 180     _set_Euler_Angles(roll, pitch, heading);
 181     _set_Euler_Rates(0,0,0);
 182
 183     _set_Geocentric_Position( lat_geoc, get_Longitude(),
 184                              sl_radius + get_Altitude() + climb );
 185     // cout << "sea level radius (ft) = " << sl_radius << endl;
 186     // cout << "(setto) sea level radius (ft) = " << get_Sea_level_radius() << endl;
 187     _update_ground_elev_at_pos();
 188     _set_Sea_level_radius( sl_radius * SG_METER_TO_FEET);
 189     _set_Altitude( get_Altitude() + climb );
 190     _set_Altitude_AGL( get_Altitude() - get_Runway_altitude() );
 191
 192     set_V_north(cos(heading) * velocity * SG_METER_TO_FEET);
 193     set_V_east(sin(heading) * velocity * SG_METER_TO_FEET);
 194     set_V_down(-real_climb_rate);
 195 }
 196
 197