git.gag.com Git - debian/openrocket/blob - src/net/sf/openrocket/simulation/listeners/example/RollControlListener.java

   1 package net.sf.openrocket.simulation.listeners.example;
   2
   3 import net.sf.openrocket.aerodynamics.FlightConditions;
   4 import net.sf.openrocket.rocketcomponent.FinSet;
   5 import net.sf.openrocket.rocketcomponent.RocketComponent;
   6 import net.sf.openrocket.simulation.FlightDataType;
   7 import net.sf.openrocket.simulation.SimulationStatus;
   8 import net.sf.openrocket.simulation.exception.SimulationException;
   9 import net.sf.openrocket.simulation.listeners.AbstractSimulationListener;
  10 import net.sf.openrocket.unit.UnitGroup;
  11 import net.sf.openrocket.util.MathUtil;
  12
  13 /**
  14  * An example listener that applies a PI-controller to adjust the cant of fins
  15  * named "CONTROL" to stop the rocket from rolling.
  16  *
  17  * @author Sampo Niskanen <sampo.niskanen@iki.fi>
  18  */
  19 public class RollControlListener extends AbstractSimulationListener {
  20
  21         // Name of control fin set
  22         private static final String CONTROL_FIN_NAME = "CONTROL";
  23
  24         // Define custom flight data type
  25         private static final FlightDataType FIN_CANT_TYPE = FlightDataType.getType("Control fin cant",
  26                         UnitGroup.UNITS_ANGLE);
  27
  28         // Simulation time at which PID controller is activated
  29         private static final double START_TIME = 0.5;
  30
  31         // Desired roll rate (rad/sec)
  32         private static final double SETPOINT = 0.0;
  33
  34         // Maximum control fin turn rate (rad/sec)
  35         private static final double TURNRATE = 10 * Math.PI / 180;
  36
  37         // Maximum control fin angle (rad)
  38         private static final double MAX_ANGLE = 15 * Math.PI / 180;
  39
  40
  41         /*
  42          * PID parameters
  43          *
  44          * At M=0.3 KP oscillation threshold between 0.35 and 0.4.    Good KI=3
  45          * At M=0.6 KP oscillation threshold between 0.07 and 0.08    Good KI=2
  46          * At M=0.9 KP oscillation threshold between 0.013 and 0.014  Good KI=0.5
  47          */
  48         private static final double KP = 0.007;
  49         private static final double KI = 0.2;
  50
  51
  52
  53
  54         private double rollrate;
  55
  56         private double prevTime = 0;
  57         private double intState = 0;
  58
  59         private double finPosition = 0;
  60
  61
  62
  63         @Override
  64         public FlightConditions postFlightConditions(SimulationStatus status, FlightConditions flightConditions) {
  65                 // Store the current roll rate for later use
  66                 rollrate = flightConditions.getRollRate();
  67                 return null;
  68         }
  69
  70
  71         @Override
  72         public void postStep(SimulationStatus status) throws SimulationException {
  73
  74                 // Activate PID controller only after a specific time
  75                 if (status.getSimulationTime() < START_TIME) {
  76                         prevTime = status.getSimulationTime();
  77                         return;
  78                 }
  79
  80                 // Find the fin set named CONTROL
  81                 FinSet finset = null;
  82                 for (RocketComponent c : status.getConfiguration()) {
  83                         if ((c instanceof FinSet) && (c.getName().equals(CONTROL_FIN_NAME))) {
  84                                 finset = (FinSet) c;
  85                                 break;
  86                         }
  87                 }
  88                 if (finset == null) {
  89                         throw new SimulationException("A fin set with name '" + CONTROL_FIN_NAME + "' was not found");
  90                 }
  91
  92
  93                 // Determine time step
  94                 double deltaT = status.getSimulationTime() - prevTime;
  95                 prevTime = status.getSimulationTime();
  96
  97
  98                 // PID controller
  99                 double error = SETPOINT - rollrate;
 100
 101                 double p = KP * error;
 102                 intState += error * deltaT;
 103                 double i = KI * intState;
 104
 105                 double value = p + i;
 106
 107
 108                 // Clamp the fin angle between -MAX_ANGLE and MAX_ANGLE
 109                 if (Math.abs(value) > MAX_ANGLE) {
 110                         System.err.printf("Attempting to set angle %.1f at t=%.3f, clamping.\n",
 111                                         value * 180 / Math.PI, status.getSimulationTime());
 112                         value = MathUtil.clamp(value, -MAX_ANGLE, MAX_ANGLE);
 113                 }
 114
 115
 116                 // Limit the fin turn rate
 117                 if (finPosition < value) {
 118                         finPosition = Math.min(finPosition + TURNRATE * deltaT, value);
 119                 } else {
 120                         finPosition = Math.max(finPosition - TURNRATE * deltaT, value);
 121                 }
 122
 123                 // Set the control fin cant and store the data
 124                 finset.setCantAngle(finPosition);
 125                 status.getFlightData().setValue(FIN_CANT_TYPE, finPosition);
 126
 127         }
 128 }