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., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, 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 rudder_damp = 0.4;
  42
  43 FGUFO::FGUFO( double dt )
  44   : Throttle(0.0),
  45     Aileron(0.0),
  46     Elevator(0.0),
  47     Rudder(0.0)
  48 {
  49 //     set_delta_t( dt );
  50 }
  51
  52
  53 FGUFO::~FGUFO() {
  54 }
  55
  56
  57 // Initialize the UFO flight model, dt is the time increment
  58 // for each subsequent iteration through the EOM
  59 void FGUFO::init() {
  60     common_init();
  61 }
  62
  63
  64 // Run an iteration of the EOM (equations of motion)
  65 void FGUFO::update( double dt ) {
  66     // cout << "FGLaRCsim::update()" << endl;
  67
  68     if (is_suspended())
  69       return;
  70
  71     double time_step = dt;
  72
  73     // read the throttle
  74     double th = globals->get_controls()->get_throttle( 0 );
  75     if ( globals->get_controls()->get_brake_left() > 0.0
  76          || globals->get_controls()->get_brake_right() > 0.0 )
  77     {
  78         th = -th;
  79     }
  80     Throttle = th * throttle_damp + Throttle * (1 - throttle_damp);
  81
  82     // read the state of the control surfaces
  83     Aileron  = globals->get_controls()->get_aileron() * aileron_damp
  84                + Aileron * (1 - aileron_damp);
  85     Elevator = globals->get_controls()->get_elevator() * elevator_damp
  86                + Elevator * (1 - elevator_damp);
  87     Rudder = globals->get_controls()->get_rudder() * rudder_damp
  88                + Rudder * (1 - rudder_damp);
  89
  90     // the velocity of the aircraft
  91     double velocity = Throttle * 2000; // meters/sec
  92
  93     double old_pitch = get_Theta();
  94     double pitch_rate = SGD_PI_4; // assume I will be pitching up
  95     double target_pitch = -Elevator * SGD_PI_2;
  96
  97     // if I am pitching down
  98     if (old_pitch > target_pitch)
  99         // set the pitch rate to negative (down)
 100         pitch_rate *= -1;
 101
 102     double pitch = old_pitch + (pitch_rate * time_step);
 103
 104     // if I am pitching up
 105     if (pitch_rate > 0.0)
 106     {
 107         // clip the pitch at the limit
 108         if ( pitch > target_pitch)
 109         {
 110             pitch = target_pitch;
 111         }
 112     }
 113     // if I am pitching down
 114     else if (pitch_rate < 0.0)
 115     {
 116         // clip the pitch at the limit
 117         if ( pitch < target_pitch)
 118         {
 119             pitch = target_pitch;
 120         }
 121     }
 122
 123     double old_roll     = get_Phi();
 124     double roll_rate    = SGD_PI_4;
 125     double target_roll  = Aileron * SGD_PI_2;
 126
 127     if (old_roll > target_roll)
 128         roll_rate *= -1;
 129
 130     double roll = old_roll + (roll_rate * time_step);
 131
 132     // if I am rolling CW
 133     if (roll_rate > 0.0)
 134     {
 135         // clip the roll at the limit
 136         if ( roll > target_roll)
 137         {
 138             roll = target_roll;
 139         }
 140     }
 141     // if I am rolling CCW
 142     else if (roll_rate < 0.0)
 143     {
 144         // clip the roll at the limit
 145         if ( roll < target_roll)
 146         {
 147             roll = target_roll;
 148         }
 149     }
 150
 151     // the vertical speed of the aircraft
 152     double real_climb_rate = sin (pitch) * SG_METER_TO_FEET * velocity; // feet/sec
 153     _set_Climb_Rate( -Elevator * 10.0 );
 154     double climb = real_climb_rate * time_step;
 155
 156     // the lateral speed of the aircraft
 157     double speed = cos (pitch) * velocity; // meters/sec
 158     double dist = speed * time_step;
 159     double kts = velocity * SG_METER_TO_NM * 3600.0;
 160     _set_V_equiv_kts( kts );
 161     _set_V_calibrated_kts( kts );
 162     _set_V_ground_speed( kts );
 163
 164     // angle of turn
 165     double turn_rate = sin(roll) * SGD_PI_4; // radians/sec
 166     double turn = turn_rate * time_step;
 167     double yaw = fabs(Rudder) < .2 ? 0.0 : Rudder / (25 + fabs(speed) * .1);
 168
 169     // update (lon/lat) position
 170     double lat2, lon2, az2;
 171     if ( fabs(speed) > SG_EPSILON ) {
 172         geo_direct_wgs_84 ( get_Altitude(),
 173                             get_Latitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 174                             get_Longitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 175                             get_Psi() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 176                             dist, &lat2, &lon2, &az2 );
 177
 178         _set_Longitude( lon2 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS );
 179         _set_Latitude( lat2 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS );
 180     }
 181
 182     // cout << "lon error = " << fabs(end.x()*SGD_RADIANS_TO_DEGREES - lon2)
 183     //      << "  lat error = " << fabs(end.y()*SGD_RADIANS_TO_DEGREES - lat2)
 184     //      << endl;
 185
 186     double sl_radius, lat_geoc;
 187     sgGeodToGeoc( get_Latitude(), get_Altitude(), &sl_radius, &lat_geoc );
 188
 189     // update euler angles
 190     _set_Euler_Angles( roll, pitch,
 191                        fmod(get_Psi() + turn + yaw, SGD_2PI) );
 192     _set_Euler_Rates(0,0,0);
 193
 194     _set_Geocentric_Position( lat_geoc, get_Longitude(),
 195                              sl_radius + get_Altitude() + climb );
 196     // cout << "sea level radius (ft) = " << sl_radius << endl;
 197     // cout << "(setto) sea level radius (ft) = " << get_Sea_level_radius() << endl;
 198     _update_ground_elev_at_pos();
 199     _set_Sea_level_radius( sl_radius * SG_METER_TO_FEET);
 200     _set_Altitude( get_Altitude() + climb );
 201 }