src/FDM/YASim/PropEngine.cpp

   1 #include "Math.hpp"
   2 #include "Propeller.hpp"
   3 #include "PistonEngine.hpp"
   4 #include "PropEngine.hpp"
   5 namespace yasim {
   6
   7 PropEngine::PropEngine(Propeller* prop, PistonEngine* eng, float moment)
   8 {
   9     // Start off at 500rpm, because the start code doesn't exist yet
  10     _omega = 52.3;
  11     _dir[0] = 1; _dir[1] = 0; _dir[2] = 0;
  12
  13     _variable = false;
  14
  15     _prop = prop;
  16     _eng = eng;
  17     _moment = moment;
  18 }
  19
  20 PropEngine::~PropEngine()
  21 {
  22     delete _prop;
  23     delete _eng;
  24 }
  25
  26 void PropEngine::setAdvance(float advance)
  27 {
  28     _advance = Math::clamp(advance, 0, 1);
  29 }
  30
  31 void PropEngine::setVariableProp(float min, float max)
  32 {
  33     _variable = true;
  34     _minOmega = min;
  35     _maxOmega = max;
  36 }
  37
  38 float PropEngine::getOmega()
  39 {
  40     return _omega;
  41 }
  42
  43 void PropEngine::getThrust(float* out)
  44 {
  45     int i;
  46     for(i=0; i<3; i++) out[i] = _thrust[i];
  47 }
  48
  49 void PropEngine::getTorque(float* out)
  50 {
  51     int i;
  52     for(i=0; i<3; i++) out[i] = _torque[i];
  53 }
  54
  55 void PropEngine::getGyro(float* out)
  56 {
  57     int i;
  58     for(i=0; i<3; i++) out[i] = _gyro[i];
  59 }
  60
  61 float PropEngine::getFuelFlow()
  62 {
  63     return _fuelFlow;
  64 }
  65
  66 void PropEngine::stabilize()
  67 {
  68     float speed = -Math::dot3(_wind, _dir);
  69     _eng->setThrottle(_throttle);
  70     _eng->setMixture(_mixture);
  71
  72     if(_variable) {
  73         _omega = _minOmega + _advance * (_maxOmega - _minOmega);
  74         _prop->modPitch(1e6); // Start at maximum pitch and move down
  75     } else {
  76         _omega = 52;
  77     }
  78
  79     bool goingUp = false;
  80     float step = 10;
  81     while(true) {
  82         float etau, ptau, dummy;
  83         _prop->calc(_rho, speed, _omega, &dummy, &ptau);
  84         _eng->calc(_pressure, _temp, _omega, &etau, &dummy);
  85         float tdiff = etau - ptau;
  86
  87         if(Math::abs(tdiff/_moment) < 0.1)
  88             break;
  89
  90         if(tdiff > 0) {
  91             if(!goingUp) step *= 0.5;
  92             goingUp = true;
  93             if(!_variable)  _omega += step;
  94             else            _prop->modPitch(1+(step*0.005));
  95         } else {
  96             if(goingUp) step *= 0.5;
  97             goingUp = false;
  98             if(!_variable)  _omega -= step;
  99             else            _prop->modPitch(1-(step*0.005));
 100         }
 101     }
 102 }
 103
 104 void PropEngine::integrate(float dt)
 105 {
 106     float speed = -Math::dot3(_wind, _dir);
 107
 108     float propTorque, engTorque, thrust;
 109
 110     _eng->setThrottle(_throttle);
 111     _eng->setMixture(_mixture);
 112
 113     _prop->calc(_rho, speed, _omega,
 114                 &thrust, &propTorque);
 115     _eng->calc(_pressure, _temp, _omega, &engTorque, &_fuelFlow);
 116
 117     // Turn the thrust into a vector and save it
 118     Math::mul3(thrust, _dir, _thrust);
 119
 120     // Euler-integrate the RPM.  This doesn't need the full-on
 121     // Runge-Kutta stuff.
 122     float rotacc = (engTorque-propTorque)/Math::abs(_moment);
 123     _omega += dt * rotacc;
 124
 125     // Clamp to a 500 rpm idle.  This should probably be settable, and
 126     // needs to go away when the startup code gets written.
 127     if(_omega < 52.3) _omega = 52.3;
 128
 129     // Store the total angular momentum into _gyro
 130     Math::mul3(_omega*_moment, _dir, _gyro);
 131
 132     // Accumulate the engine torque, it acts on the body as a whole.
 133     // (Note: engine torque, not propeller torque.  They can be
 134     // different, but the difference goes to accelerating the
 135     // rotation.  It is the engine torque that is felt at the shaft
 136     // and works on the body.)
 137     float tau = _moment < 0 ? engTorque : -engTorque;
 138     Math::mul3(tau, _dir, _torque);
 139
 140     // Iterate the propeller governor, if we have one.  Since engine
 141     // torque is basically constant with RPM, we want to make the
 142     // propeller torque at the target RPM equal to the engine by
 143     // varying the pitch.  Assume the the torque goes as the square of
 144     // the RPM (roughly correct) and compute a "target" torque for the
 145     // _current_ RPM.  Seek to that.  This is sort of a continuous
 146     // Newton-Raphson, basically.
 147     if(_variable) {
 148         float targetOmega = _minOmega + _advance*(_maxOmega-_minOmega);
 149         float ratio2 = (_omega*_omega)/(targetOmega*targetOmega);
 150         float targetTorque = engTorque * ratio2;
 151
 152         float mod = propTorque < targetTorque ? 1.04 : (1/1.04);
 153
 154         // Convert to an acceleration here, so that big propellers
 155         // don't seek faster than small ones.
 156         float diff = Math::abs(propTorque - targetTorque) / _moment;
 157         if(diff < 10) mod = 1 + (mod-1)*(0.1*diff);
 158
 159         _prop->modPitch(mod);
 160     }
 161 }
 162
 163 }; // namespace yasim