source: flair-src/trunk/lib/FlairSimulator/src/X4.cpp @ 158

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corrected simu/device id for sensors

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Line 
1// %flair:license{
2// This file is part of the Flair framework distributed under the
3// CECILL-C License, Version 1.0.
4// %flair:license}
5//  created:    2012/08/21
6//  filename:   X4.cpp
7//
8//  author:     Osamah Saif, Guillaume Sanahuja
9//              Copyright Heudiasyc UMR UTC/CNRS 7253
10//
11//  version:    $Id: $
12//
13//  purpose:    classe definissant un x4
14//
15/*********************************************************************/
16
17#include "X4.h"
18#include <SimuBldc.h>
19#include <TabWidget.h>
20#include <Tab.h>
21#include <DoubleSpinBox.h>
22#include <GroupBox.h>
23#include <math.h>
24#ifdef GL
25#include <ISceneManager.h>
26#include "Blade.h"
27#include "MeshSceneNode.h"
28#include "Gui.h"
29#include <Mutex.h>
30#endif
31
32#define K_MOT 0.4f    // blade animation
33#define G (float)9.81 // gravity ( N/(m/s²) )
34
35#ifdef GL
36using namespace irr::video;
37using namespace irr::scene;
38using namespace irr::core;
39#endif
40using namespace flair::core;
41using namespace flair::gui;
42using namespace flair::actuator;
43
44namespace flair {
45namespace simulator {
46
47X4::X4(std::string name, uint32_t modelId)
48    : Model(name,modelId) {
49  Tab *setup_tab = new Tab(GetTabWidget(), "model");
50  m = new DoubleSpinBox(setup_tab->NewRow(), "mass (kg):", 0, 20, 0.1);
51  arm_length = new DoubleSpinBox(setup_tab->LastRowLastCol(), "arm length (m):",
52                                 0, 2, 0.1);
53  // l_cg=new DoubleSpinBox(setup_tab,"position G
54  // (m):",0,2,-0.5,0.5,0.02);//position du centre de gravité/centre de poussé
55  k_mot =
56      new DoubleSpinBox(setup_tab->NewRow(), "k_mot:", 0, 1, 0.001,
57                        3); // vitesse rotation² (unité arbitraire) -> force (N)
58  c_mot = new DoubleSpinBox(
59      setup_tab->LastRowLastCol(), "c_mot:", 0, 1, 0.001,
60      3); // vitesse rotation moteur -> couple (N.m/unité arbitraire)
61  f_air_vert = new DoubleSpinBox(setup_tab->NewRow(), "f_air_vert:", 0, 10,
62                                 1); // frottements air depl. vertical, aussi
63                                     // utilisé pour les rotations ( N/(m/s) )
64                                     // (du aux helices en rotation)
65  f_air_lat =
66      new DoubleSpinBox(setup_tab->LastRowLastCol(), "f_air_lat:", 0, 10,
67                        1); // frottements air deplacements lateraux ( N/(m/s) )
68  j_roll = new DoubleSpinBox(setup_tab->NewRow(), "j_roll:", 0, 1, 0.001,
69                             5); // moment d'inertie d'un axe (N.m.s²/rad)
70  j_pitch =
71      new DoubleSpinBox(setup_tab->LastRowLastCol(), "j_pitch:", 0, 1, 0.001,
72                        5); // moment d'inertie d'un axe (N.m.s²/rad)
73  j_yaw = new DoubleSpinBox(setup_tab->LastRowLastCol(), "j_yaw:", 0, 1, 0.001,
74                            5); // moment d'inertie d'un axe (N.m.s²/rad)
75
76  motors = new SimuBldc(this, name, 4, modelId,0);
77 
78  SetIsReady(true);
79}
80
81X4::~X4() {
82  // les objets irrlicht seront automatiquement detruits (moteurs, helices,
83  // pales) par parenté
84}
85
86#ifdef GL
87
88void X4::Draw(void) {
89  // create unite (1m=100cm) UAV; scale will be adapted according to arm_length
90  // parameter
91  // note that the frame used is irrlicht one:
92  // left handed, North East Up
93  const IGeometryCreator *geo;
94  geo = getGui()->getSceneManager()->getGeometryCreator();
95
96  // cylinders are aligned with y axis
97  IMesh *red_arm = geo->createCylinderMesh(2.5, 100, 16, SColor(0, 255, 0, 0));
98  IMesh *black_arm = geo->createCylinderMesh(2.5, 100, 16, SColor(0, 128, 128, 128));
99  IMesh *motor = geo->createCylinderMesh(7.5, 15, 16); //,SColor(0, 128, 128, 128));
100  // geo->drop();
101
102  ITexture *texture = getGui()->getTexture("carbone.jpg");
103  MeshSceneNode *fl_arm = new MeshSceneNode(this, red_arm, vector3df(0, 0, 0),
104                             vector3df(0, 0, -135));
105  MeshSceneNode *fr_arm = new MeshSceneNode(this, red_arm, vector3df(0, 0, 0),
106                             vector3df(0, 0, -45));
107  MeshSceneNode *rl_arm = new MeshSceneNode(this, black_arm, vector3df(0, 0, 0),
108                             vector3df(0, 0, 135), texture);
109  MeshSceneNode *rr_arm = new MeshSceneNode(this, black_arm, vector3df(0, 0, 0),
110                             vector3df(0, 0, 45), texture);
111
112  texture = getGui()->getTexture("metal047.jpg");
113  MeshSceneNode *fl_motor = new MeshSceneNode(this, motor, vector3df(70.71, -70.71, 2.5),
114                               vector3df(90, 0, 0), texture);
115  MeshSceneNode *fr_motor = new MeshSceneNode(this, motor, vector3df(70.71, 70.71, 2.5),
116                               vector3df(90, 0, 0), texture);
117  MeshSceneNode *rl_motor = new MeshSceneNode(this, motor, vector3df(-70.71, -70.71, 2.5),
118                               vector3df(90, 0, 0), texture);
119  MeshSceneNode *rr_motor = new MeshSceneNode(this, motor, vector3df(-70.71, 70.71, 2.5),
120                               vector3df(90, 0, 0), texture);
121
122  fl_blade = new Blade(this, vector3df(70.71, -70.71, 17.5));
123  fr_blade = new Blade(this, vector3df(70.71, 70.71, 17.5), true);
124  rl_blade = new Blade(this, vector3df(-70.71, -70.71, 17.5), true);
125  rr_blade = new Blade(this, vector3df(-70.71, 70.71, 17.5));
126
127  motor_speed_mutex = new Mutex(this);
128  for (int i = 0; i < 4; i++)
129    motor_speed[i] = 0;
130  ExtraDraw();
131}
132
133void X4::AnimateModel(void) {
134  motor_speed_mutex->GetMutex();
135  fl_blade->SetRotationSpeed(K_MOT * motor_speed[0]);
136  fr_blade->SetRotationSpeed(-K_MOT * motor_speed[1]);
137  rl_blade->SetRotationSpeed(-K_MOT * motor_speed[2]);
138  rr_blade->SetRotationSpeed(K_MOT * motor_speed[3]);
139  motor_speed_mutex->ReleaseMutex();
140
141  // adapt UAV size
142  if (arm_length->ValueChanged() == true) {
143    setScale(arm_length->Value());
144  }
145}
146
147size_t X4::dbtSize(void) const {
148  return 6 * sizeof(float) + 4 * sizeof(float); // 6ddl+4helices
149}
150
151void X4::WritedbtBuf(
152    char *dbtbuf) { /*
153                       float *buf=(float*)dbtbuf;
154                       vector3df vect=getPosition();
155                       memcpy(buf,&vect.X,sizeof(float));
156                       buf++;
157                       memcpy(buf,&vect.Y,sizeof(float));
158                       buf++;
159                       memcpy(buf,&vect.Z,sizeof(float));
160                       buf++;
161                       vect=getRotation();
162                       memcpy(buf,&vect.X,sizeof(float));
163                       buf++;
164                       memcpy(buf,&vect.Y,sizeof(float));
165                       buf++;
166                       memcpy(buf,&vect.Z,sizeof(float));
167                       buf++;
168                       memcpy(buf,&motors,sizeof(rtsimu_motors));*/
169}
170
171void X4::ReaddbtBuf(
172    char *dbtbuf) { /*
173                       float *buf=(float*)dbtbuf;
174                       vector3df vect;
175                       memcpy(&vect.X,buf,sizeof(float));
176                       buf++;
177                       memcpy(&vect.Y,buf,sizeof(float));
178                       buf++;
179                       memcpy(&vect.Z,buf,sizeof(float));
180                       buf++;
181                       setPosition(vect);
182                       memcpy(&vect.X,buf,sizeof(float));
183                       buf++;
184                       memcpy(&vect.Y,buf,sizeof(float));
185                       buf++;
186                       memcpy(&vect.Z,buf,sizeof(float));
187                       buf++;
188                       ((ISceneNode*)(this))->setRotation(vect);
189                       memcpy(&motors,buf,sizeof(rtsimu_motors));
190                       AnimateModele();*/
191}
192#endif // GL
193
194// states are computed on fixed frame NED
195// x north
196// y east
197// z down
198void X4::CalcModel(void) {
199  float fl_speed, fr_speed, rl_speed, rr_speed;
200  float u_roll, u_pitch, u_yaw, u_thrust;
201#ifdef GL
202  motor_speed_mutex->GetMutex();
203#endif // GL
204  motors->GetSpeeds(motor_speed);
205#ifdef GL
206  motor_speed_mutex->ReleaseMutex();
207#endif // GL
208  fl_speed = motor_speed[0];
209  fr_speed = motor_speed[1];
210  rl_speed = motor_speed[2];
211  rr_speed = motor_speed[3];
212
213  /*
214      ** ===================================================================
215      **    u roll: roll torque
216      **
217      ** ===================================================================
218      */
219  u_roll = arm_length->Value() * k_mot->Value() *
220           (fl_speed * fl_speed + rl_speed * rl_speed - fr_speed * fr_speed -
221            rr_speed * rr_speed) *
222           sqrtf(2) / 2;
223
224  /// Classical Nonlinear model of a quadrotor ( This is the w_x angular speed
225  /// of the quadri in the body frame). It is a discrete integrator
226  state[0].W.x =
227      (dT() / j_roll->Value()) *
228          ((j_yaw->Value() - j_pitch->Value()) * state[-1].W.y * state[-1].W.z +
229           u_roll) +
230      state[-1].W.x;
231
232  // u_roll=arm_length->Value()*k_mot->Value()*(fl_speed*fl_speed+rl_speed*rl_speed-fr_speed*fr_speed-rr_speed*rr_speed)*sqrtf(2)/2;
233  // state[0].W.x=(dT()/j_roll->Value())*(u_roll-m->Value()*G*l_cg->Value()*sinf(state[-2].W.x)-f_air_vert->Value()*arm_length->Value()*arm_length->Value()*state[-1].W.x)+state[-1].W.x;
234
235  /*
236  ** ===================================================================
237  **   u pitch : pitch torque
238  **
239  ** ===================================================================
240  */
241  u_pitch = arm_length->Value() * k_mot->Value() *
242            (fl_speed * fl_speed + fr_speed * fr_speed - rl_speed * rl_speed -
243             rr_speed * rr_speed) *
244            sqrtf(2) / 2;
245
246  /// Classical Nonlinear model of a quadrotor ( This is the w_y angular speed
247  /// of the quadri in the body frame). It is a discrete integrator
248  state[0].W.y =
249      (dT() / j_pitch->Value()) *
250          ((j_roll->Value() - j_yaw->Value()) * state[-1].W.x * state[-1].W.z +
251           u_pitch) +
252      state[-1].W.y;
253
254  // u_pitch=arm_length->Value()*k_mot->Value()*(fl_speed*fl_speed+fr_speed*fr_speed-rl_speed*rl_speed-rr_speed*rr_speed)*sqrtf(2)/2;
255  // state[0].W.y=(dT()/j_pitch->Value())*(u_pitch-m->Value()*G*l_cg->Value()*sinf(state[-2].W.y)-f_air_vert->Value()*arm_length->Value()*arm_length->Value()*state[-1].W.y)+state[-1].W.y;
256
257  /*
258  ** ===================================================================
259  **    u yaw : yaw torque
260  **
261  ** ===================================================================
262  */
263  u_yaw = c_mot->Value() * (fl_speed * fl_speed + rr_speed * rr_speed -
264                            fr_speed * fr_speed - rl_speed * rl_speed);
265
266  /// Classical Nonlinear model of a quadrotor ( This is the w_z angular speed
267  /// of the quadri in the body frame). It is a discrete integrator
268  state[0].W.z = (dT() / j_yaw->Value()) * u_yaw + state[-1].W.z;
269
270  // u_yaw=c_mot->Value()*(fl_speed*fl_speed+rr_speed*rr_speed-fr_speed*fr_speed-rl_speed*rl_speed);
271  // state[0].W.z=(dT()/j_yaw->Value())*(u_yaw-f_air_lat->Value()*state[-1].W.z)+state[-1].W.z;
272
273  // compute quaternion from W
274  // Quaternion derivative: dQ = 0.5*(Q*Qw)
275  Quaternion dQ = state[-1].Quat.GetDerivative(state[0].W);
276
277  // Quaternion integration
278  state[0].Quat = state[-1].Quat + dQ * dT();
279  state[0].Quat.Normalize();
280
281  // Calculation of the thrust from the reference speed of motors
282  u_thrust = k_mot->Value() * (fl_speed * fl_speed + fr_speed * fr_speed +
283                               rl_speed * rl_speed + rr_speed * rr_speed);
284  Vector3D vect(0, 0, -u_thrust);
285  vect.Rotate(state[0].Quat);
286
287  /*
288      ** ===================================================================
289      **     x double integrator
290      **
291      ** ===================================================================
292      */
293  state[0].Pos.x =
294      (dT() * dT() / m->Value()) *
295          (vect.x -
296           f_air_lat->Value() * (state[-1].Pos.x - state[-2].Pos.x) / dT()) +
297      2 * state[-1].Pos.x - state[-2].Pos.x;
298  state[0].Vel.x = (state[0].Pos.x - state[-1].Pos.x) / dT();
299
300  /*
301  ** ===================================================================
302  **     y double integrator
303  **
304  ** ===================================================================
305  */
306  state[0].Pos.y =
307      (dT() * dT() / m->Value()) *
308          (vect.y -
309           f_air_lat->Value() * (state[-1].Pos.y - state[-2].Pos.y) / dT()) +
310      2 * state[-1].Pos.y - state[-2].Pos.y;
311  state[0].Vel.y = (state[0].Pos.y - state[-1].Pos.y) / dT();
312
313  /*
314  ** ===================================================================
315  **     z double integrator
316  **
317  ** ===================================================================
318  */
319  state[0].Pos.z =
320      (dT() * dT() / m->Value()) *
321          (vect.z +
322           f_air_vert->Value() * (state[-1].Pos.z - state[-2].Pos.z) / dT() +
323           m->Value() * G) +
324      2 * state[-1].Pos.z - state[-2].Pos.z;
325  state[0].Vel.z = (state[0].Pos.z - state[-1].Pos.z) / dT();
326
327#ifndef GL
328  if (state[0].Pos.z < 0)
329    state[0].Pos.z = 0;
330#endif
331}
332
333} // end namespace simulator
334} // end namespace flair
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.