source: flair-src/trunk/lib/FlairSimulator/src/X8.cpp

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add abilitiy to change x4 and x8 arm color from ground station

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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:    2014/04/03
6//  filename:   X8.cpp
7//
8//  author:     Majd Saied, Guillaume Sanahuja
9//              Copyright Heudiasyc UMR UTC/CNRS 7253
10//
11//  version:    $Id: $
12//
13//  purpose:    classe definissant un X8
14//
15/*********************************************************************/
16
17#include "X8.h"
18#include <SimuBldc.h>
19#include <TabWidget.h>
20#include <Tab.h>
21#include <DoubleSpinBox.h>
22#include <SpinBox.h>
23#include <GroupBox.h>
24#include <math.h>
25#ifdef GL
26#include <ISceneManager.h>
27#include <IMeshManipulator.h>
28#include "Blade.h"
29#include "MeshSceneNode.h"
30#include "Gui.h"
31#include <Mutex.h>
32#endif
33
34#define K_MOT 0.4f    // blade animation
35#define G (float)9.81 // gravity ( N/(m/s²) )
36
37#ifdef GL
38using namespace irr::video;
39using namespace irr::scene;
40using namespace irr::core;
41#endif
42using namespace flair::core;
43using namespace flair::gui;
44using namespace flair::actuator;
45
46namespace flair {
47namespace simulator {
48
49X8::X8(std::string name, uint32_t modelId): Model( name,modelId) {
50  Tab *setup_tab = new Tab(GetTabWidget(), "model");
51  m = new DoubleSpinBox(setup_tab->NewRow(), "mass (kg):", 0, 20, 0.1);
52  arm_length = new DoubleSpinBox(setup_tab->LastRowLastCol(), "arm length (m):",
53                                 0, 2, 0.1);
54  l_cg = new DoubleSpinBox(
55      setup_tab->LastRowLastCol(), "position G (m):", -0.5, 0.5,
56      0.02); // position du centre de gravité/centre de poussé
57  k_mot =
58      new DoubleSpinBox(setup_tab->NewRow(), "k_mot:", 0, 1, 0.001,
59                        3); // vitesse rotation² (unité arbitraire) -> force (N)
60  c_mot = new DoubleSpinBox(
61      setup_tab->LastRowLastCol(), "c_mot:", 0, 1, 0.001,
62      3); // vitesse rotation moteur -> couple (N.m/unité arbitraire)
63  f_air_vert = new DoubleSpinBox(setup_tab->NewRow(), "f_air_vert:", 0, 10,
64                                 1); // frottements air depl. vertical, aussi
65                                     // utilisé pour les rotations ( N/(m/s) )
66                                     // (du aux helices en rotation)
67  f_air_lat =
68      new DoubleSpinBox(setup_tab->LastRowLastCol(), "f_air_lat:", 0, 10,
69                        1); // frottements air deplacements lateraux ( N/(m/s) )
70  j_roll = new DoubleSpinBox(setup_tab->NewRow(), "j_roll:", 0, 1, 0.001,
71                             5); // moment d'inertie d'un axe (N.m.s²/rad)
72  j_pitch =
73      new DoubleSpinBox(setup_tab->LastRowLastCol(), "j_pitch:", 0, 1, 0.001,
74                        5); // moment d'inertie d'un axe (N.m.s²/rad)
75  j_yaw = new DoubleSpinBox(setup_tab->LastRowLastCol(), "j_yaw:", 0, 1, 0.001,
76                            5); // moment d'inertie d'un axe (N.m.s²/rad)
77  j_r = new DoubleSpinBox(setup_tab->NewRow(), "j_r:", 0, 1,
78                          0.001); // moment des helices (N.m.s²/rad)
79  sigma = new DoubleSpinBox(
80      setup_tab->LastRowLastCol(), "sigma:", 0, 1,
81      0.1); // coefficient de perte d efficacite aerodynamique (sans unite)
82  S = new DoubleSpinBox(
83      setup_tab->LastRowLastCol(), "S:", 1, 2,
84      0.1); // coefficient de forme des helices 1<S=1+Ss/Sprop<2 (sans unite)
85     
86  motorTimeout = new SpinBox(setup_tab->NewRow(), "motor timeout:","ms", 0, 1000, 100,100);
87
88  Tab *visual_tab = new Tab(GetTabWidget(), "visual");
89  armColorR = new SpinBox(visual_tab->NewRow(), "arm color (R):", 0, 255, 1,255);
90  armColorG = new SpinBox(visual_tab->LastRowLastCol(), "arm color (G):", 0, 255, 1,0);
91  armColorB = new SpinBox(visual_tab->LastRowLastCol(), "arm color (B):", 0, 255, 1,0);
92 
93  motors = new SimuBldc(this, name, 8, modelId,0);
94 
95  SetIsReady(true);
96}
97
98void X8::Draw() {
99#ifdef GL
100
101  // create unite (1m=100cm) UAV; scale will be adapted according to arm_length
102  // parameter
103  // note that the frame used is irrlicht one:
104  // left handed, North East Up
105
106  const IGeometryCreator *geo;
107  geo = getGui()->getSceneManager()->getGeometryCreator();
108
109  // cylinders are aligned with y axis
110  colored_arm = geo->createCylinderMesh(2.5, 100, 16, SColor(0, armColorR->Value(), armColorG->Value(), armColorB->Value()));
111  IMesh *black_arm = geo->createCylinderMesh(2.5, 100, 16, SColor(0, 128, 128, 128));
112  IMesh *motor = geo->createCylinderMesh(7.5, 15, 16); //,SColor(0, 128, 128, 128));
113  // geo->drop();
114
115  ITexture *texture = getGui()->getTexture("carbone.jpg");
116  MeshSceneNode *fl_arm = new MeshSceneNode(this, colored_arm, vector3df(0, 0, 0),
117                             vector3df(0, 0, -135));
118  MeshSceneNode *fr_arm = new MeshSceneNode(this, colored_arm, vector3df(0, 0, 0),
119                             vector3df(0, 0, -45));
120  MeshSceneNode *rl_arm = new MeshSceneNode(this, black_arm, vector3df(0, 0, 0),
121                             vector3df(0, 0, 135), texture);
122  MeshSceneNode *rr_arm = new MeshSceneNode(this, black_arm, vector3df(0, 0, 0),
123                             vector3df(0, 0, 45), texture);
124
125  texture = getGui()->getTexture("metal047.jpg");
126  MeshSceneNode *tfl_motor = new MeshSceneNode(this, motor, vector3df(70.71, -70.71, 2.5),
127                                vector3df(90, 0, 0), texture);
128  MeshSceneNode *tfr_motor = new MeshSceneNode(this, motor, vector3df(70.71, 70.71, 2.5),
129                                vector3df(90, 0, 0), texture);
130  MeshSceneNode *trl_motor = new MeshSceneNode(this, motor, vector3df(-70.71, -70.71, 2.5),
131                                vector3df(90, 0, 0), texture);
132  MeshSceneNode *trr_motor = new MeshSceneNode(this, motor, vector3df(-70.71, 70.71, 2.5),
133                                vector3df(90, 0, 0), texture);
134
135  MeshSceneNode *bfl_motor = new MeshSceneNode(this, motor, vector3df(70.71, -70.71, -17.5),
136                                vector3df(90, 0, 0), texture);
137  MeshSceneNode *bfr_motor = new MeshSceneNode(this, motor, vector3df(70.71, 70.71, -17.5),
138                                vector3df(90, 0, 0), texture);
139  MeshSceneNode *brl_motor = new MeshSceneNode(this, motor, vector3df(-70.71, -70.71, -17.5),
140                                vector3df(90, 0, 0), texture);
141  MeshSceneNode *brr_motor = new MeshSceneNode(this, motor, vector3df(-70.71, 70.71, -17.5),
142                                vector3df(90, 0, 0), texture);
143
144  tfl_blade = new Blade(this, vector3df(70.71, -70.71, 17.5));
145  tfr_blade = new Blade(this, vector3df(70.71, 70.71, 17.5), vector3df(0, 0, 0), true);
146  trl_blade = new Blade(this, vector3df(-70.71, -70.71, 17.5), vector3df(0, 0, 0), true);
147  trr_blade = new Blade(this, vector3df(-70.71, 70.71, 17.5));
148
149  bfl_blade = new Blade(this, vector3df(70.71, -70.71, -17.5));
150  bfr_blade = new Blade(this, vector3df(70.71, 70.71, -17.5), vector3df(0, 0, 0), true);
151  brl_blade = new Blade(this, vector3df(-70.71, -70.71, -17.5),  vector3df(0, 0, 0),true);
152  brr_blade = new Blade(this, vector3df(-70.71, 70.71, -17.5));
153
154  motor_speed_mutex = new Mutex(this);
155  for (int i = 0; i < 8; i++)
156    motor_speed[i] = 0;
157  ExtraDraw();
158#endif
159}
160
161X8::~X8() {
162  // les objets irrlicht seront automatiquement detruits (moteurs, helices,
163  // pales) par parenté
164}
165
166#ifdef GL
167void X8::AnimateModel(void) {
168  motor_speed_mutex->GetMutex();
169  tfl_blade->SetRotationSpeed(K_MOT * vector3df(0, 0,motor_speed[0]));
170  tfr_blade->SetRotationSpeed(-K_MOT * vector3df(0, 0,motor_speed[1]));
171  trl_blade->SetRotationSpeed(-K_MOT * vector3df(0, 0,motor_speed[2]));
172  trr_blade->SetRotationSpeed(K_MOT * vector3df(0, 0,motor_speed[3]));
173
174  bfl_blade->SetRotationSpeed(-K_MOT * vector3df(0, 0,motor_speed[4]));
175  bfr_blade->SetRotationSpeed(K_MOT * vector3df(0, 0,motor_speed[5]));
176  brl_blade->SetRotationSpeed(K_MOT * vector3df(0, 0,motor_speed[6]));
177  brr_blade->SetRotationSpeed(-K_MOT * vector3df(0, 0,motor_speed[7]));
178  motor_speed_mutex->ReleaseMutex();
179
180  if (armColorR->ValueChanged() == true || armColorG->ValueChanged() == true || armColorB->ValueChanged() == true) {
181    getGui()->getSceneManager()->getMeshManipulator()->setVertexColors(colored_arm, SColor(0,armColorR->Value(), armColorG->Value(), armColorB->Value()));
182  }
183
184
185  // adapt UAV size
186  if (arm_length->ValueChanged() == true) {
187    setScale(arm_length->Value());
188  }
189}
190
191size_t X8::dbtSize(void) const {
192  return 6 * sizeof(float) + 4 * sizeof(float); // 6ddl+4helices
193}
194
195void X8::WritedbtBuf(
196    char *dbtbuf) { /*
197                       float *buf=(float*)dbtbuf;
198                       vector3df vect=getPosition();
199                       memcpy(buf,&vect.X,sizeof(float));
200                       buf++;
201                       memcpy(buf,&vect.Y,sizeof(float));
202                       buf++;
203                       memcpy(buf,&vect.Z,sizeof(float));
204                       buf++;
205                       vect=getRotation();
206                       memcpy(buf,&vect.X,sizeof(float));
207                       buf++;
208                       memcpy(buf,&vect.Y,sizeof(float));
209                       buf++;
210                       memcpy(buf,&vect.Z,sizeof(float));
211                       buf++;
212                       memcpy(buf,&motors,sizeof(rtsimu_motors));*/
213}
214
215void X8::ReaddbtBuf(
216    char *dbtbuf) { /*
217                       float *buf=(float*)dbtbuf;
218                       vector3df vect;
219                       memcpy(&vect.X,buf,sizeof(float));
220                       buf++;
221                       memcpy(&vect.Y,buf,sizeof(float));
222                       buf++;
223                       memcpy(&vect.Z,buf,sizeof(float));
224                       buf++;
225                       setPosition(vect);
226                       memcpy(&vect.X,buf,sizeof(float));
227                       buf++;
228                       memcpy(&vect.Y,buf,sizeof(float));
229                       buf++;
230                       memcpy(&vect.Z,buf,sizeof(float));
231                       buf++;
232                       ((ISceneNode*)(this))->setRotation(vect);
233                       memcpy(&motors,buf,sizeof(rtsimu_motors));
234                       AnimateModele();*/
235}
236#endif // GL
237
238// states are computed on fixed frame NED
239// x north
240// y east
241// z down
242void X8::CalcModel(void) {
243  float tfl_speed, tfr_speed, trl_speed, trr_speed;
244  float bfl_speed, bfr_speed, brl_speed, brr_speed;
245  float u_roll, u_pitch, u_yaw, u_thrust;
246  float omega;
247  Time motorTime;
248#ifdef GL
249  motor_speed_mutex->GetMutex();
250#endif // GL
251  motors->GetSpeeds(motor_speed,&motorTime);
252  if((GetTime()-motorTime)/1000000>motorTimeout->Value()) {
253    for(int i=0;i<8;i++) {
254      if(motor_speed[i]!=0) {
255         //Printf("timout\n");
256        for(int i=0;i<8;i++) motor_speed[i]=0;
257        break;
258      }
259    }
260  }
261#ifdef GL
262  motor_speed_mutex->ReleaseMutex();
263#endif // GL
264  tfl_speed = motor_speed[0];
265  tfr_speed = motor_speed[1];
266  trl_speed = motor_speed[2];
267  trr_speed = motor_speed[3];
268  bfl_speed = motor_speed[4];
269  bfr_speed = motor_speed[5];
270  brl_speed = motor_speed[6];
271  brr_speed = motor_speed[7];
272
273  omega = tfl_speed + brl_speed + trr_speed + bfr_speed - bfl_speed -
274          trl_speed - brr_speed - tfr_speed;
275
276  /*
277      ** ===================================================================
278      **    u roll: roll torque
279      **
280      ** ===================================================================
281      */
282
283  u_roll = arm_length->Value() * k_mot->Value() *
284           (sigma->Value() * tfl_speed * tfl_speed + bfl_speed * bfl_speed +
285            sigma->Value() * trl_speed * trl_speed + brl_speed * brl_speed -
286            sigma->Value() * tfr_speed * tfr_speed - bfr_speed * bfr_speed -
287            sigma->Value() * trr_speed * trr_speed - brr_speed * brr_speed) *
288           sqrtf(2) / 2;
289
290  /// Classical Nonlinear model of a quadrotor ( This is the w_x angular speed
291  /// of the quadri in the body frame). It is a discrete integrator
292  // state[0].W.x=(dT()/j_roll->Value())*((j_yaw->Value()-j_pitch->Value())*state[-1].W.y*state[-1].W.z-j_r->Value()*state[-1].W.y*omega
293  // + u_roll) +state[-1].W.x;//Osamah
294  state[0].W.x =
295      (dT() / j_roll->Value()) *
296          ((j_pitch->Value() - j_yaw->Value()) * state[-1].W.y * state[-1].W.z -
297           j_r->Value() * state[-1].W.y * omega + u_roll) +
298      state[-1].W.x; // Majd
299
300  // 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;
301
302  /*
303  ** ===================================================================
304  **   u pitch : pitch torque
305  **
306  ** ===================================================================
307  */
308  u_pitch = arm_length->Value() * k_mot->Value() *
309            (sigma->Value() * tfl_speed * tfl_speed + bfl_speed * bfl_speed +
310             sigma->Value() * tfr_speed * tfr_speed + bfr_speed * bfr_speed -
311             sigma->Value() * trl_speed * trl_speed - brl_speed * brl_speed -
312             sigma->Value() * trr_speed * trr_speed - brr_speed * brr_speed) *
313            sqrtf(2) / 2;
314
315  /// Classical Nonlinear model of a quadrotor ( This is the w_y angular speed
316  /// of the quadri in the body frame). It is a discrete integrator
317  // state[0].W.y=(dT()/j_pitch->Value())*((j_roll->Value()-j_yaw->Value())*state[-1].W.x*state[-1].W.z-j_r->Value()*state[-1].W.x*omega
318  // + u_pitch)+state[-1].W.y;//Osamah
319  state[0].W.y =
320      (dT() / j_pitch->Value()) *
321          ((j_yaw->Value() - j_roll->Value()) * state[-1].W.x * state[-1].W.z -
322           j_r->Value() * state[-1].W.x * omega + u_pitch) +
323      state[-1].W.y; // Majd
324
325  // 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;
326
327  /*
328  ** ===================================================================
329  **    u yaw : yaw torque
330  **
331  ** ===================================================================
332  */
333  u_yaw = c_mot->Value() * (tfl_speed * tfl_speed - bfl_speed * bfl_speed +
334                            trr_speed * trr_speed - brr_speed * brr_speed -
335                            tfr_speed * tfr_speed + bfr_speed * bfr_speed -
336                            trl_speed * trl_speed + brl_speed * brl_speed);
337
338  /// Classical Nonlinear model of a quadrotor ( This is the w_z angular speed
339  /// of the quadri in the body frame). It is a discrete integrator
340  // state[0].W.z=(dT()/j_yaw->Value())* u_yaw +state[-1].W.z;//Osamah
341  state[0].W.z =
342      (dT() / j_yaw->Value()) * ((j_roll->Value() - j_pitch->Value()) *
343                                     state[-1].W.x * state[-1].W.y +
344                                 u_yaw) +
345      state[-1].W.z; // Majd
346
347  // state[0].W.z=(dT()/j_yaw->Value())*(u_yaw-f_air_lat->Value()*state[-1].W.z)+state[-1].W.z;
348
349  // compute quaternion from W
350  // Quaternion derivative: dQ = 0.5*(Q*Qw)
351  Quaternion dQ = state[-1].Quat.GetDerivative(state[0].W);
352
353  // Quaternion integration
354  state[0].Quat = state[-1].Quat + dQ * dT();
355  state[0].Quat.Normalize();
356
357  // Calculation of the thrust from the reference speed of motors
358  u_thrust =
359      k_mot->Value() * S->Value() *
360      (sigma->Value() * tfl_speed * tfl_speed +
361       sigma->Value() * tfr_speed * tfr_speed +
362       sigma->Value() * trl_speed * trl_speed +
363       sigma->Value() * trr_speed * trr_speed + bfl_speed * bfl_speed +
364       bfr_speed * bfr_speed + brl_speed * brl_speed + brr_speed * brr_speed);
365  Vector3D<double> vect(0, 0, -u_thrust);
366  vect.Rotate(state[0].Quat);
367
368  /*
369      ** ===================================================================
370      **     x double integrator
371      **
372      ** ===================================================================
373      */
374  state[0].Pos.x =
375      (dT() * dT() / m->Value()) *
376          (vect.x -
377           f_air_lat->Value() * (state[-1].Pos.x - state[-2].Pos.x) / dT()) +
378      2 * state[-1].Pos.x - state[-2].Pos.x;
379  state[0].Vel.x = (state[0].Pos.x - state[-1].Pos.x) / dT();
380
381  /*
382      ** ===================================================================
383      **     y double integrator
384      **
385      ** ===================================================================
386      */
387  state[0].Pos.y =
388      (dT() * dT() / m->Value()) *
389          (vect.y -
390           f_air_lat->Value() * (state[-1].Pos.y - state[-2].Pos.y) / dT()) +
391      2 * state[-1].Pos.y - state[-2].Pos.y;
392  state[0].Vel.y = (state[0].Pos.y - state[-1].Pos.y) / dT();
393
394  /*
395  ** ===================================================================
396  **     z double integrator
397  **
398  ** ===================================================================
399  */
400  state[0].Pos.z =
401      (dT() * dT() / m->Value()) *
402          (vect.z +
403           f_air_vert->Value() * (state[-1].Pos.z - state[-2].Pos.z) / dT() +
404           m->Value() * G) +
405      2 * state[-1].Pos.z - state[-2].Pos.z;
406  state[0].Vel.z = (state[0].Pos.z - state[-1].Pos.z) / dT();
407
408#ifndef GL
409  if (state[0].Pos.z < 0)
410    state[0].Pos.z = 0;
411#endif
412}
413
414} // end namespace simulator
415} // end namespace flair
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.