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/polar3d.hxx>
  30
  31 #include <Aircraft/controls.hxx>
  32 #include <Main/globals.hxx>
  33 #include <Main/fg_props.hxx>
  34
  35 #include "UFO.hxx"
  36
  37 double FGUFO::lowpass::_dt;
  38
  39
  40 FGUFO::FGUFO( double dt ) :
  41     Throttle(new lowpass(fgGetDouble("/controls/damping/throttle", 0.1))),
  42     Aileron(new lowpass(fgGetDouble("/controls/damping/aileron", 0.65))),
  43     Elevator(new lowpass(fgGetDouble("/controls/damping/elevator", 0.65))),
  44     Rudder(new lowpass(fgGetDouble("/controls/damping/rudder", 0.05))),
  45     Aileron_Trim(new lowpass(fgGetDouble("/controls/damping/aileron-trim", 0.65))),
  46     Elevator_Trim(new lowpass(fgGetDouble("/controls/damping/elevator-trim", 0.65))),
  47     Rudder_Trim(new lowpass(fgGetDouble("/controls/damping/rudder-trim", 0.05))),
  48     Speed_Max(fgGetNode("/engines/engine/speed-max-mps", true))
  49 {
  50 }
  51
  52
  53 FGUFO::~FGUFO() {
  54     delete Throttle;
  55     delete Aileron;
  56     delete Elevator;
  57     delete Rudder;
  58     delete Aileron_Trim;
  59     delete Elevator_Trim;
  60     delete Rudder_Trim;
  61 }
  62
  63
  64 // Initialize the UFO flight model, dt is the time increment
  65 // for each subsequent iteration through the EOM
  66 void FGUFO::init() {
  67     common_init();
  68     if (Speed_Max->getDoubleValue() < 0.01)
  69         Speed_Max->setDoubleValue(2000.0);
  70 }
  71
  72
  73 // Run an iteration of the EOM (equations of motion)
  74 void FGUFO::update( double dt ) {
  75
  76     if (is_suspended())
  77         return;
  78
  79     lowpass::set_delta(dt);
  80     double time_step = dt;
  81     FGControls *ctrl = globals->get_controls();
  82
  83     // read the throttle
  84     double throttle = ctrl->get_throttle( 0 );
  85     double brake_left = ctrl->get_brake_left();
  86     double brake_right = ctrl->get_brake_right();
  87
  88     if (brake_left > 0.5 || brake_right > 0.5)
  89         throttle = -throttle;
  90
  91     double velocity = Throttle->filter(throttle) * Speed_Max->getDoubleValue(); // meters/sec
  92
  93
  94     // read and lowpass-filter the state of the control surfaces
  95     double aileron = Aileron->filter(ctrl->get_aileron());
  96     double elevator = Elevator->filter(ctrl->get_elevator());
  97     double rudder = Rudder->filter(ctrl->get_rudder());
  98
  99     aileron += Aileron_Trim->filter(ctrl->get_aileron_trim());
 100     elevator += Elevator_Trim->filter(ctrl->get_elevator_trim());
 101     rudder += Rudder_Trim->filter(ctrl->get_rudder_trim());
 102
 103     double old_pitch = get_Theta();
 104     double pitch_rate = SGD_PI_4;  // assume I will be pitching up
 105     double target_pitch = -elevator * SGD_PI_2;
 106
 107     if (old_pitch > target_pitch)  // pitching down
 108         pitch_rate *= -1;
 109
 110     double pitch = old_pitch + (pitch_rate * time_step);
 111
 112     if (pitch_rate > 0.0) {        // pitching up
 113         if (pitch > target_pitch)
 114             pitch = target_pitch;
 115
 116     } else if (pitch_rate < 0.0) { // pitching down
 117         if (pitch < target_pitch)
 118             pitch = target_pitch;
 119     }
 120
 121     double old_roll    = get_Phi();
 122     double roll_rate   = SGD_PI_4;
 123     double target_roll = aileron * SGD_PI_2;
 124
 125     if (old_roll > target_roll)
 126         roll_rate *= -1;
 127
 128     double roll = old_roll + (roll_rate * time_step);
 129
 130     if (roll_rate > 0.0) {         // rolling CW
 131         if (roll > target_roll)
 132             roll = target_roll;
 133
 134     } else if (roll_rate < 0.0) {  // rolling CCW
 135         if (roll < target_roll)
 136             roll = target_roll;
 137     }
 138
 139     // the vertical speed of the aircraft
 140     double real_climb_rate = sin (pitch) * SG_METER_TO_FEET * velocity; // feet/sec
 141     _set_Climb_Rate( -elevator * 10.0 );
 142     double climb = real_climb_rate * time_step;
 143
 144     // the lateral speed of the aircraft
 145     double speed = cos (pitch) * velocity; // meters/sec
 146     double dist = speed * time_step;
 147     double kts = velocity * SG_METER_TO_NM * 3600.0;
 148     _set_V_equiv_kts( kts );
 149     _set_V_calibrated_kts( kts );
 150     _set_V_ground_speed( kts );
 151
 152     // angle of turn
 153     double turn_rate = sin(roll) * SGD_PI_4; // radians/sec
 154     double turn = turn_rate * time_step;
 155     double yaw = fabs(rudder) < .2 ? 0.0 : rudder / (25 + fabs(speed) * .1);
 156
 157     // update (lon/lat) position
 158     double lat2, lon2, az2;
 159     if ( fabs(speed) > SG_EPSILON ) {
 160         geo_direct_wgs_84 ( get_Altitude(),
 161                             get_Latitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 162                             get_Longitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 163                             get_Psi() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 164                             dist, &lat2, &lon2, &az2 );
 165
 166         _set_Longitude( lon2 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS );
 167         _set_Latitude( lat2 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS );
 168     }
 169
 170     // cout << "lon error = " << fabs(end.x()*SGD_RADIANS_TO_DEGREES - lon2)
 171     //      << "  lat error = " << fabs(end.y()*SGD_RADIANS_TO_DEGREES - lat2)
 172     //      << endl;
 173
 174     double sl_radius, lat_geoc;
 175     sgGeodToGeoc( get_Latitude(), get_Altitude(), &sl_radius, &lat_geoc );
 176
 177     // update euler angles
 178     double heading = fmod(get_Psi() + turn + yaw, SGD_2PI);
 179     _set_Euler_Angles(roll, pitch, heading);
 180     _set_Euler_Rates(0,0,0);
 181
 182     _set_Geocentric_Position( lat_geoc, get_Longitude(),
 183                              sl_radius + get_Altitude() + climb );
 184     // cout << "sea level radius (ft) = " << sl_radius << endl;
 185     // cout << "(setto) sea level radius (ft) = " << get_Sea_level_radius() << endl;
 186     _update_ground_elev_at_pos();
 187     _set_Sea_level_radius( sl_radius * SG_METER_TO_FEET);
 188     _set_Altitude( get_Altitude() + climb );
 189     _set_Altitude_AGL( get_Altitude() - get_Runway_altitude() );
 190
 191     set_V_north(cos(heading) * velocity * SG_METER_TO_FEET);
 192     set_V_east(sin(heading) * velocity * SG_METER_TO_FEET);
 193     set_V_down(-real_climb_rate);
 194 }
 195
 196