Rocket Game - from 101 BASIC Computer Games

[Martin Hepperle]

... and here is a translation of the VBA code to the Prime
... TODO: add a graphical user interface

I think, sometimes it is better to start over from scratch instead of trying to convert "old spagheti" to "cuisine nouvelle".

Code:


//
// Simulation of a vertical descent to a planet
//
// Based on analytical integration of equations
// of motion for variable mass
//
// Martin Hepperle
// 2015

// forward declarations
ShowState (t,h,mf,v,Thrust);

EXPORT Lander()
BEGIN
   
   // metric units
   // no resistance of air
   // no lateral motion
   // no graphics
    
   // current time and time step
   LOCAL t, dt;
   // current altitude
   LOCAL h, dh;
   // current speed
   LOCAL v, dv;
   // current total mass
   LOCAL m, dm;
   // fuel mass
   LOCAL mf;
   // specific fuel consumption of engine
   LOCAL SFC;
   // gravity acceleration
   LOCAL g;
   // engine thrust (commanded by pilots input)
   LOCAL Thrust;
   // count
   LOCAL i, xx;

   // ===== set initial conditions
   // time
   t := 0;
   // time step [s]
   dt := 0.25;
   // thrust (commanded by pilot)
   Thrust := 0;
   // initial altitude (+=up)
   h := 100;
   // initial velocity of vehicle [kg] (+=up)
   v := 0;
   // initial mass of vehicle [kg]
   m := 1000;
   // fuel mass (part of m)
   mf := 46;
   // specific fuel consumption of propulsion unit [kg/N/s]
   // SFC is the fuel mass per second burnt for one Newton of thrust
   SFC := 10 / 3600;
   // gravity acceleration [m/s^2]
   g := 1.225;

   RECT_P (0,0,400,200,0,0);

   // output initial state
   TEXTOUT_P( "t [s]" + "     " + "H [m]" + "     " + "mf [kg]" + "     " + "v [m/s]"+ "     " + "T [N]",
              10,40,4,#FFFFFF,400,#000000);
   ShowState (t,h,mf,v,Thrust);

   FOR i FROM 1 TO 30000 DO
      // handle one time step with constant thrust
      WAIT(0.1);
   
      IF mf > 0.0 THEN
         IF ISKEYDOWN(2) THEN
            Thrust:=Thrust+250; 
         ELSE
            IF ISKEYDOWN(12) THEN
               Thrust:=Thrust-250; 
            END;
         END;
      ELSE
         Thrust:=0; 
      END;
        
      // here we could implement a control law (autopilot)
      IF h < 0.5 THEN
         // feet sensors (0.5 meters below the lander)
         // are touching the ground
         Thrust := 0
      END;

      //
      // what happens during this time step dt?
      //
        
      // change of mass (negative: burning fuel)
      dm := -SFC * Thrust * dt;
        
      // change of velocity (momentum equation for variable mass 
      // analytically integrated over time)
      dv := -(g * dt) - 1 / SFC * LN(1 - Thrust * SFC * dt / m);
        
      // change of height (momentum equation for variable mass
      // analytically integrated over time)
      IF Thrust < 0.000000000001 THEN
         // limit case: Thrust=0
         dh := (v - g * dt / 2) * dt;
      ELSE
         // general case: Thrust>0
         xx := LN(1 - SFC * Thrust * dt / m);
         dh := ((1 - xx) / SFC + v - g / 2 * dt) * dt + xx * m /
                                                 (Thrust * SFC * SFC);
      END;
    
      // check height and fuel
      IF h < -dh THEN
         dh := -h;
      END;

      IF mf < -dm THEN
         dm := -mf;
      END;

      // update state
      m := m + dm;
      mf := mf + dm;
      v := v + dv;
      h := h + dh;
      t := t + dt;
                   
      // output current state
      ShowState (t,h,mf,v,Thrust);
        
      IF h <= 0.01 THEN
         IF v > -5 THEN
            TEXTOUT_P("soft landing",
                      10,125,4,#DDFFDD,400,#000000);
         ELSE
            TEXTOUT_P("you broke: landing gear, your spine",
                      10,125,4,#FFFFFF,400,#000000);
         END;
         TEXTOUT_P("fuel remaining: " + STRING(mf,2,1) + " kg",
                   10,90,4,#FFFFFF,400,#000000);
         BREAK; // FOR
      END;

   END; // FOR

   // output final state
   ShowState (t,h,mf,v,Thrust);

   FREEZE;
   
   return 0;

END;

// show the current state vector of the vehicle motion
ShowState (t,h,mf,v,Thrust)
BEGIN
   RECT_P (10,70,300,90,0,0);
   TEXTOUT_P(STRING(t,2,2),      10,70,4,#FFFFFF,500,#000000);
   TEXTOUT_P(STRING(h,2,1),      70,70,4,#FFFFFF,500,#000000);
   TEXTOUT_P(STRING(mf,2,1),    130,70,4,#FFFFFF,500,#000000);
   TEXTOUT_P(STRING(v,2,1),     190,70,4,#FFFFFF,500,#000000);
   TEXTOUT_P(STRING(Thrust,2,0),250,70,4,#FFFFFF,500,#000000);

   // have a look at the fuel gauge
   IF mf < 1.0 THEN
      TEXTOUT_P(" FUEL! ",   10,150,5,#FFFF00,100,#FF0000);
   END;

END;