为 MRAC 编写框图

Question

我通常从定位节点开始，而不考虑间距。只需将它们放置在您想要的位置即可。我将使用以下样式：

\tikzset{
    module/.style = {draw, thick, rectangle, align = center},
    mux/.style = {fill=black, minimum width=0.1cm, minimum height = 1.2cm, inner sep = 0cm},
    sum/.style = {draw, thick, circle, inner sep = 0cm, minimum size = 0.5cm},
    tip/.style = {->, >=stealth', thick},
    rtip/.style = {<-, >=stealth', thick}
}

我使用\tikzset并且/.style因为它更常见并且该tikzstyle选项没有在手册中记录（可能是旧式命令？我不知道）。

直接写下来，结果是：

\begin{tikzpicture}
    \node[module] (uncertain) { Uncertain System };
    \node[module, right = of uncertain] (int) { $\displaystyle\int$ };
    \node[mux, right = of int] (mux) { };
    \node[sum, below left = of uncertain] (sum1) { };
    \node[module, right = of sum1] (K) { $K_{long}$ };
    \node[module, below right = of K] (long1) { Longitudinal Adaptive\\Control };
    \node[module, right = of long1] (long2) { Longitudinal Weight\\Update Law };
    \node[module, above right = of long1] (long3) { Longitudinal Reference System };
    \node[sum, right = of long3] (sum2) { };
\end{tikzpicture}

不，我们对节点的间距进行了微调。在您的示例中，集成块的位置稍低一些，因此我们将使用边框锚点进行放置（请注意，使用 positiong 库时，键right=将使用west锚点作为放置锚点。）通过使用边框锚点，x 方向的间距不会改变（因为锚点west也位于边框上），但我们可以将节点向下移动。我使用了锚点150。mux 块也是如此，但这里我们想将节点向上移动，因此我们将使用锚点260（我尝试了一些值）。这产生使用

\node[module] (uncertain) { Uncertain System };
\node[module, right = of uncertain, anchor = 150] (int) { $\displaystyle\int$ };
\node[mux, right = of int, anchor = 260] (mux) { };

相对定位很好，现在我们需要调整间距。我们将使用node distance键来执行此操作，但使用二值：

\begin{tikzpicture}[node distance = 2cm and 1.5cm]

这样，我们得到

还不错！剩下的就是“纵向参考系统”和“Klong”节点的一点偏移。首先，我们将使用不同的参考锚点。目前，我们使用的参考节点north east，因为我们使用的是above right。我们将通过明确说明锚点来更改这一点。此外，我们将更改间距，因为这个节点应该更靠近其他节点：

\node[module, above right = 1cm and 1.0cm of long1.north west] (long3) { Longitudinal Reference System };

再次，我尝试这些值，直到我喜欢结果。请注意，我们必须移动第二个求和点，但这很容易：

\node[sum, right = 3cm of long3] (sum2) { };

我们将对“Klong”节点使用相同的方法：

\node[module, right = 1cm of sum1] (K) { $K_{long}$ };

这里我犯了一个错误：我们相对于“Klong”定位了下部节点，因此我们不能随意移动该节点。没关系，很容易修复：

\node[module, below right = 2cm and 3.5cm of sum1] (long1) { Longitudinal Adaptive\\Control };

我们必须手动调整间距，但就是这样（当然还有新的参考节点“sum1”）。

最终结果是：好的，非常好。我调整了一些值，所以最终的代码如下：

\begin{tikzpicture}[node distance = 1.5cm and 1.5cm] % note the change here
    \node[module] (uncertain) { Uncertain System };
    \node[module, right = of uncertain, anchor = 150] (int) { $\displaystyle\int$ };
    \node[mux, right = of int, anchor = 260] (mux) { };
    \node[sum, below left = of uncertain] (sum1) { };
    \node[module, right = 2.5cm of sum1] (K) { $K_{long}$ };
    \node[module, below right = 2cm and 3.5cm of sum1] (long1) { Longitudinal Adaptive\\Control };
    \node[module, right = of long1] (long2) { Longitudinal Weight\\Update Law };
    \node[module, above right = 1cm and 1.0cm of long1.north west] (long3) { Longitudinal Reference System };
    \node[sum, right = 3cm of long3] (sum2) { };
\end{tikzpicture}

连接非常简单：节点的放置方式允许使用隐式锚点。只需将节点作为坐标即可。标签和 + 号只是作为路径上的节点放置：

\draw[tip] (K) -- node[pos=0.9, above] {$+$} (sum1);
\draw[tip] (sum1) |- node[pos=0.8, above] {$\delta_e(t)$} (uncertain);
\draw[tip] (long1) -| node[pos=0.95, right] { $+$ } node[pos=0.15, above] { $u_{along}(t)$ } (sum1);    
\draw[tip] (uncertain) -- node[pos=0.3, above] { $\alpha(t)$, $q(t)$ } (int.150);
\draw[rtip] (int.210) -- ++(-2, 0);

这是前五个连接，其他连接的工作方式相同（确保对多路复用节点使用正确的锚点）。

有三条线不是从节点开始，而是从另一条线上开始。第一条线（连接积分节点的输入和纵向参考系统）是使用移位绘制的：

\draw[tip] ([xshift=-3cm] int.210) |- (long3);

太棒了！第二条线是连接多路复用器输出和“更新法则”模块的线。我们可以使用与第一条线相同的方法，但我们需要这条线的一些坐标（我们稍后会看到）。我们将使用连接多路复用器和右求和点的线：

\draw[tip] (mux) -| coordinate[pos=0.35] (c0) node[pos=0.2, above] { $x_{long}(t)$ } (sum2);

注意我使用了两个节点，一个用于标签，一个用于坐标（坐标是一个特殊节点）。我对坐标名称不太有创意，我的坐标名称总是枚举（ci）。

好的，现在我们有了坐标，所以我们可以画第二条线：

\draw[tip] (c0) |- (long2);

最后一行比较棘手：我们需要起始坐标，它位于正好位于 Klong 节点的高度。我们该怎么做呢？我们可以先画出这条线，并将角定义为坐标，然后画出到“更新法则”节点的线。可行，但不够优雅，我们需要另一个坐标。我可以做到没有新的坐标：通过使用指定的伟大语法二坐标中的节点：

\draw[tip] (c0 |- K.east) -- (K);

那么，这是怎么回事呢？我们从某个点到 K 画一条线。好的，但是这在哪里某个点c0？它位于两条假想线（垂直）和（水平）相交的点K.east。这有多酷？

目前，我们有：

对于右下角节点上绘制的线，我们将使用 calc 库：

\draw[tip] (sum2.south) |- node[pos=0.2, right] { $e_{long}(t)$ } ($(long2.south east)+(-0.5, -0.5)$) -- ($(long2.north west)+(0.5, 0.5)$);

因此，我们从求和点开始，画一条垂直线和一条水平线到节点附近的一个点，然后穿过它到另一边。看起来很多，但我认为它很清楚。

还有一件事需要解决：我们如何才能让线条看起来“重叠”？这个问题很棘手，我的解决方案并不完美。有一个键可以让你很容易地做到这一点：double。它用不同的颜色绘制两次线，一次细，一次粗。这产生了所需的效果。来自 tikzmanual：

\draw (0, 0) -- (1, 1);
\draw[draw=white, double = red, very thick] (0, 1) -- (1, 0);

好的，这已经达到了预期的效果（将背景视为白色）。让我们使用它：

\draw[tip, white, double = black] ([xshift=-3cm] int.210) |- (long3);

其结果是：嗯，看起来还不错，但箭已飞走嗯，我们该如何解决这个问题呢？这里有个窍门：我们每只手只画两次线。让我们介绍一种新风格：

\tikzset{
    doubletip/.style = {white, line width=2.5pt, line cap = butt}
}

该line cap选项告诉线条在应该停止的地方“停止”。使用这些值rect，否则round我们将有一个扩展。如果不使用此选项，则会在线条的起始位置绘制一些白色油漆。我们不希望出现这种情况。

让我们画出这两条线：

\draw[doubletip] ([xshift=-3cm] int.210) |- (long3.west);
\draw[tip] ([xshift=-3cm] int.210) |- (long3);
\draw[doubletip] (long3) -- (sum2);
\draw[tip] (long3) -- node[pos=0.9, above] { $-$ } (sum2);

还有一个问题：虽然我们使用了该line cap选项，但仍然有一些重叠。这太丑了！我们可以用某种方式缩短这条线，但更简单的方法是画黑线（从左到右）后至白线。

最终的图像是：

如果您一步一步地按照我的代码操作，您会发现您不会得到完全相同的结果。在绘制时，我总是会在这里和那里调整一些值，因为我总是遇到一些定位问题等。所以这是完整的代码：

\documentclass[landscape]{article}

\usepackage[ngerman]{babel}

\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{arrows, positioning, calc}

\tikzset{
    module/.style = {draw, thick, rectangle, align = center},
    mux/.style = {fill=black, minimum width=0.1cm, minimum height = 1.2cm, inner sep = 0cm},
    sum/.style = {draw, thick, circle, inner sep = 0cm, minimum size = 0.5cm},
    tip/.style = {->, >=stealth', thick},
    doubletip/.style = {white, line width=3pt, line cap=butt},
    rtip/.style = {<-, >=stealth', thick} % reverse tip
}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}[node distance = 1.5cm and 1.5cm]
    % modules
    \node[module] (uncertain) { Uncertain System };
    \node[module, right = 4cm of uncertain, anchor = 150] (int) { $\displaystyle\int$ };
    \node[mux, right = of int, anchor = 260] (mux) { };
    \node[sum, below left = of uncertain] (sum1) { };
    \node[module, right = 2.5cm of sum1] (K) { $K_{long}$ };
    \node[module, below right = 2cm and 3.5cm of sum1] (long1) { Longitudinal Adaptive\\Control };
    \node[module, right = of long1] (long2) { Longitudinal Weight\\Update Law };
    \node[module, above right = 1cm and 2.5cm of long1.north west] (long3) { Longitudinal Reference System };
    \node[sum, right = 4cm of long3] (sum2) { };
    % connections
    \draw[tip] (K) -- node[pos=0.9, above] {$+$} node[pos=0.4, above] { $u_{nlong}(t)$ } (sum1);
    \draw[tip] (sum1) |- node[pos=0.8, above] {$\delta_e(t)$} (uncertain);
    \draw[tip] (long1) -| node[pos=0.95, right] { $+$ } node[pos=0.15, above] { $u_{along}(t)$ } (sum1);
    \draw[tip] (uncertain) -- node[pos=0.3, above] { $\alpha(t)$, $q(t)$ } (int.150);
    \draw[tip] (int) -- (mux.260);
    \draw[tip] ($(uncertain.east)!0.8!(int.150)$) |- (mux.100);
    \draw[tip] (mux) -| coordinate[pos=0.35] (c0) node[pos=0.2, above] { $x_{long}(t)$ } (sum2);
    \draw[tip] (long2) -- node[above] { $W_{long}(t)$ } (long1);
    \draw[tip] (c0) |- (long2);
    \draw[tip] (c0 |- K.east) -- (K);
    \draw[doubletip] ([xshift=-3cm] int.210) |- (long3.west);
    \draw[tip] ([xshift=-3cm] int.210) |- (long3);
    \draw[tip] (sum2.south) |- node[pos=0.2, right] { $e_{long}(t)$ } ($(long2.south east)+(-0.5, -0.5)$) -- ($(long2.north west)+(0.5, 0.5)$);
    \draw[doubletip] (long3) -- (sum2);
    \draw[tip] (long3) -- node[pos=0.9, above] { $-$ } (sum2);
    \draw[rtip] (int.210) -- node[pos=0.85, below left] { $c_{long}(t)$ } ++(-3.5, 0);
\end{tikzpicture}

\end{document}

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