git.maemo.org Git - blok/blob - Box2D/Source/Dynamics/Joints/b2DistanceJoint.cpp

   1 /*
   2 * Copyright (c) 2006-2007 Erin Catto http://www.gphysics.com
   3 *
   4 * This software is provided 'as-is', without any express or implied
   5 * warranty.  In no event will the authors be held liable for any damages
   6 * arising from the use of this software.
   7 * Permission is granted to anyone to use this software for any purpose,
   8 * including commercial applications, and to alter it and redistribute it
   9 * freely, subject to the following restrictions:
  10 * 1. The origin of this software must not be misrepresented; you must not
  11 * claim that you wrote the original software. If you use this software
  12 * in a product, an acknowledgment in the product documentation would be
  13 * appreciated but is not required.
  14 * 2. Altered source versions must be plainly marked as such, and must not be
  15 * misrepresented as being the original software.
  16 * 3. This notice may not be removed or altered from any source distribution.
  17 */
  18
  19 #include "b2DistanceJoint.h"
  20 #include "../b2Body.h"
  21 #include "../b2World.h"
  22
  23 // 1-D constrained system
  24 // m (v2 - v1) = lambda
  25 // v2 + (beta/h) * x1 + gamma * lambda = 0, gamma has units of inverse mass.
  26 // x2 = x1 + h * v2
  27
  28 // 1-D mass-damper-spring system
  29 // m (v2 - v1) + h * d * v2 + h * k *
  30
  31 // C = norm(p2 - p1) - L
  32 // u = (p2 - p1) / norm(p2 - p1)
  33 // Cdot = dot(u, v2 + cross(w2, r2) - v1 - cross(w1, r1))
  34 // J = [-u -cross(r1, u) u cross(r2, u)]
  35 // K = J * invM * JT
  36 //   = invMass1 + invI1 * cross(r1, u)^2 + invMass2 + invI2 * cross(r2, u)^2
  37
  38 void b2DistanceJointDef::Initialize(b2Body* b1, b2Body* b2,
  39                                                                         const b2Vec2& anchor1, const b2Vec2& anchor2)
  40 {
  41         body1 = b1;
  42         body2 = b2;
  43         localAnchor1 = body1->GetLocalPoint(anchor1);
  44         localAnchor2 = body2->GetLocalPoint(anchor2);
  45         b2Vec2 d = anchor2 - anchor1;
  46         length = d.Length();
  47 }
  48
  49
  50 b2DistanceJoint::b2DistanceJoint(const b2DistanceJointDef* def)
  51 : b2Joint(def)
  52 {
  53         m_localAnchor1 = def->localAnchor1;
  54         m_localAnchor2 = def->localAnchor2;
  55         m_length = def->length;
  56         m_frequencyHz = def->frequencyHz;
  57         m_dampingRatio = def->dampingRatio;
  58         m_impulse = 0.0f;
  59         m_gamma = 0.0f;
  60         m_bias = 0.0f;
  61         m_inv_dt = 0.0f;
  62 }
  63
  64 void b2DistanceJoint::InitVelocityConstraints(const b2TimeStep& step)
  65 {
  66         m_inv_dt = step.inv_dt;
  67
  68         b2Body* b1 = m_body1;
  69         b2Body* b2 = m_body2;
  70
  71         // Compute the effective mass matrix.
  72         b2Vec2 r1 = b2Mul(b1->GetXForm().R, m_localAnchor1 - b1->GetLocalCenter());
  73         b2Vec2 r2 = b2Mul(b2->GetXForm().R, m_localAnchor2 - b2->GetLocalCenter());
  74         m_u = b2->m_sweep.c + r2 - b1->m_sweep.c - r1;
  75
  76         // Handle singularity.
  77         float32 length = m_u.Length();
  78         if (length > b2_linearSlop)
  79         {
  80                 m_u *= 1.0f / length;
  81         }
  82         else
  83         {
  84                 m_u.Set(0.0f, 0.0f);
  85         }
  86
  87         float32 cr1u = b2Cross(r1, m_u);
  88         float32 cr2u = b2Cross(r2, m_u);
  89         float32 invMass = b1->m_invMass + b1->m_invI * cr1u * cr1u + b2->m_invMass + b2->m_invI * cr2u * cr2u;
  90         b2Assert(invMass > B2_FLT_EPSILON);
  91         m_mass = 1.0f / invMass;
  92
  93         if (m_frequencyHz > 0.0f)
  94         {
  95                 float32 C = length - m_length;
  96
  97                 // Frequency
  98                 float32 omega = 2.0f * b2_pi * m_frequencyHz;
  99
 100                 // Damping coefficient
 101                 float32 d = 2.0f * m_mass * m_dampingRatio * omega;
 102
 103                 // Spring stiffness
 104                 float32 k = m_mass * omega * omega;
 105
 106                 // magic formulas
 107                 m_gamma = 1.0f / (step.dt * (d + step.dt * k));
 108                 m_bias = C * step.dt * k * m_gamma;
 109
 110                 m_mass = 1.0f / (invMass + m_gamma);
 111         }
 112
 113         if (step.warmStarting)
 114         {
 115                 m_impulse *= step.dtRatio;
 116                 b2Vec2 P = m_impulse * m_u;
 117                 b1->m_linearVelocity -= b1->m_invMass * P;
 118                 b1->m_angularVelocity -= b1->m_invI * b2Cross(r1, P);
 119                 b2->m_linearVelocity += b2->m_invMass * P;
 120                 b2->m_angularVelocity += b2->m_invI * b2Cross(r2, P);
 121         }
 122         else
 123         {
 124                 m_impulse = 0.0f;
 125         }
 126 }
 127
 128 void b2DistanceJoint::SolveVelocityConstraints(const b2TimeStep& step)
 129 {
 130         B2_NOT_USED(step);
 131
 132         b2Body* b1 = m_body1;
 133         b2Body* b2 = m_body2;
 134
 135         b2Vec2 r1 = b2Mul(b1->GetXForm().R, m_localAnchor1 - b1->GetLocalCenter());
 136         b2Vec2 r2 = b2Mul(b2->GetXForm().R, m_localAnchor2 - b2->GetLocalCenter());
 137
 138         // Cdot = dot(u, v + cross(w, r))
 139         b2Vec2 v1 = b1->m_linearVelocity + b2Cross(b1->m_angularVelocity, r1);
 140         b2Vec2 v2 = b2->m_linearVelocity + b2Cross(b2->m_angularVelocity, r2);
 141         float32 Cdot = b2Dot(m_u, v2 - v1);
 142
 143         float32 impulse = -m_mass * (Cdot + m_bias + m_gamma * m_impulse);
 144         m_impulse += impulse;
 145
 146         b2Vec2 P = impulse * m_u;
 147         b1->m_linearVelocity -= b1->m_invMass * P;
 148         b1->m_angularVelocity -= b1->m_invI * b2Cross(r1, P);
 149         b2->m_linearVelocity += b2->m_invMass * P;
 150         b2->m_angularVelocity += b2->m_invI * b2Cross(r2, P);
 151 }
 152
 153 bool b2DistanceJoint::SolvePositionConstraints()
 154 {
 155         if (m_frequencyHz > 0.0f)
 156         {
 157                 return true;
 158         }
 159
 160         b2Body* b1 = m_body1;
 161         b2Body* b2 = m_body2;
 162
 163         b2Vec2 r1 = b2Mul(b1->GetXForm().R, m_localAnchor1 - b1->GetLocalCenter());
 164         b2Vec2 r2 = b2Mul(b2->GetXForm().R, m_localAnchor2 - b2->GetLocalCenter());
 165
 166         b2Vec2 d = b2->m_sweep.c + r2 - b1->m_sweep.c - r1;
 167
 168         float32 length = d.Normalize();
 169         float32 C = length - m_length;
 170         C = b2Clamp(C, -b2_maxLinearCorrection, b2_maxLinearCorrection);
 171
 172         float32 impulse = -m_mass * C;
 173         m_u = d;
 174         b2Vec2 P = impulse * m_u;
 175
 176         b1->m_sweep.c -= b1->m_invMass * P;
 177         b1->m_sweep.a -= b1->m_invI * b2Cross(r1, P);
 178         b2->m_sweep.c += b2->m_invMass * P;
 179         b2->m_sweep.a += b2->m_invI * b2Cross(r2, P);
 180
 181         b1->SynchronizeTransform();
 182         b2->SynchronizeTransform();
 183
 184         return b2Abs(C) < b2_linearSlop;
 185 }
 186
 187 b2Vec2 b2DistanceJoint::GetAnchor1() const
 188 {
 189         return m_body1->GetWorldPoint(m_localAnchor1);
 190 }
 191
 192 b2Vec2 b2DistanceJoint::GetAnchor2() const
 193 {
 194         return m_body2->GetWorldPoint(m_localAnchor2);
 195 }
 196
 197 b2Vec2 b2DistanceJoint::GetReactionForce() const
 198 {
 199         b2Vec2 F = (m_inv_dt * m_impulse) * m_u;
 200         return F;
 201 }
 202
 203 float32 b2DistanceJoint::GetReactionTorque() const
 204 {
 205         return 0.0f;
 206 }