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定义在 tikzdiagrams 中绘制反馈回路的线条样式

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定义在 tikzdiagrams 中绘制反馈回路的线条样式

我希望能够在 tikzdiagram 中绘制一条表示反馈回路的线，如下所示

反馈回路

使用类似命令（但不一定完全类似）

\draw[feedback](0,0)to(-1,-1);

我希望环的形状能够根据端点的位置进行调整。例如，我希望直线部分始终位于两个端点中最低点的下方一点（例如，位于最低点下方 1 厘米），并且环由两个半圆和一条直线组成。

我希望这个命令能够与节点以及坐标一起作为输入。

我用来生成这张图片的代码是：

\usepackage{fontawesome} % I think this is necessary for markings
\usetikzlibrary{decorations.markings} % markings
\tikzset{->-/.style={decoration={markings, mark=at position 0.5 with {\arrow{>>}}}, postaction={decorate}}}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
  \draw[out=0,in=90](0,0)to(1,-1)[out=-90,in=0]to(0,-2);
  \draw[out=180,in=0,->-](0,-2)to(-1,-2);
  \draw[out=180,in=-90](-1,-2)to(-1.5,-1.5)[out=90,in=180]to(-1,-1);
\end{tikzpicture}
\end{document}

如何使用 tikzset 定义线条样式或为其定义 \newcommand？

答案1

\usepackage{fontawesome} % I think this is necessary for markings

不，不是。您需要加载tikzTikZ 包和（如您所做）其中一个装饰库。

但首先要做的事情是，你可以把所有的路径写成一条路径（如果我们暂时忽略修饰的话）：

\begin{tikzpicture}
\draw (0,0) to[out=  0, in= 90] ( 1,-1)
            to[out=-90, in=  0] ( 0,-2)
            --                  (-1,-2)
            to[out=180, in=-90] (-1.5, -1.5)
            to[out= 90, in=180] (-1,-1);
\path[->-] (0,-2) -- (-1,-2);
\end{tikzpicture}

我们也可以只用一个半圆来写to，但looseness = 2添加或者我们可以使用arc手术。

我们会这样做，因为这样以后的事情就变得更容易了：

\begin{tikzpicture}
\draw[delta angle=-180]
      (0,0) arc[start angle= 90, radius=1] coordinate (endofarc)
            --                  (-1,-2)    coordinate (endofstraight)
            arc[start angle=-90, radius=.5];
\path[->-] (endofarc) -- (endofstraight);
\end{tikzpicture}

现在我们必须对其进行参数化。

假设您，即用户，想要让直线部分#1位于目标点下方（或上方）固定距离处。

第二个半圆的半径为(#1)/2，第一个半圆的半径为两个坐标之间的差值是方向加#1和一半的一切。

然后我们只需要找出所需的角度（是的，to这会更容易，因为我们只需指定方向，但如果我没看错的话，我们需要计算更多的中间点）。为此，我设置了一些简单的测试，scalar功能是必要的，因为否则它会返回0pt（对于 false）和1pt（对于 true），但以下ifthenelse（通过?/ :）不再喜欢那样了。

现在，虽然 TikZ 支持仅装饰路径的一部分使用的装饰会破坏该段，我看不出有什么办法postaction。但我们可以edge在里面使用to path，因为这在所有意图和目的上都是一条单独的路径。line to指定所需的路径（通常是默认路径，但由于我们在里面，to path否则会导致无限循环）。

尽管如此，装饰破坏了我所采取的安全措施，path only从而禁用了路径上的所有操作。

我们可以扩展它，以便#1没有单位的参数指定坐标之间的垂直距离的因子，但这需要更多的工作，因为我们需要#1先进行评估才能进行这些计算。

作为hpekristiansen 建议我将\tikztonodes在该--部分之后添加内容，以便您可以沿着直线部分放置节点。

decorations.markings我们可以使用pic来沿路径放置箭头，而不是。为此，只\pgfarrowdraw需要 ，它（显然，没有文档说明）会在当前位置绘制指定的箭头。

代碼（附有decorations.markings）

\documentclass[tikz, border=2.5pt]{standalone}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{
  decorations.markings, % → markings decoration
  calc,                 % → let … in
}
\tikzset{
  ->-/.style={
    decoration={
      markings,
      mark=at position 0.5 with {\arrow{>>}}
    },
    postaction=decorate
  },
  feedback/.default=1cm,
  feedback/.style={% #1 a distance
    to path={
      let \p{start}       = (\tikztostart),
          \p{target}      = (\tikztotarget),
          \n{radiusA}     = {(#1)/2+abs(\y{start}-\y{target})/2},
          \n{firstArcUp}  = {scalar(\y{start}>\y{target})},
          \n{arcClockwise}= {scalar(\x{start}>\x{target}!=\y{start}>\y{target})}
      in
      arc[start angle=(\n{firstArcUp}?90:-90),
          delta angle=(\n{arcClockwise}?-180:180),
          radius=\n{radiusA}]
      coordinate (end of feedback arc)
      -- (end of feedback arc-|\tikztotarget)
      \tikztonodes
      coordinate (end of feedback straight)
      arc[start angle=(\n{firstArcUp}?-90:90),
          delta angle=(\n{arcClockwise}?-180:180)*((#1)<0?-1:1),
          radius={(#1)/2}]
      (end of feedback arc) edge[line to, path only, ->-]
      (end of feedback straight)
    }
  }
}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}
\draw[help lines] (-2.75, -2.5) grid (1.25, .75);
\draw ( 0, 0) to[feedback      ] node[below=2pt, scale=.4] {Whee!} (-1  , -1  );
\draw (-1,-1) to[feedback=-.5cm]                                   (-2.5,   .5);
\end{tikzpicture}
\end{document}

代码（无修饰）

\documentclass[tikz, border=2.5pt]{standalone}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{calc} % → let … in
\tikzset{
  feedback/.default=1cm,
  feedback/.style={% #1 a distance
    to path={
      let \p{start}       = (\tikztostart),
          \p{target}      = (\tikztotarget),
          \n{radiusA}     = {(#1)/2+abs(\y{start}-\y{target})/2},
          \n{firstArcUp}  = {scalar(\y{start}>\y{target})},
          \n{arcClockwise}= {scalar(\x{start}>\x{target}!=\y{start}>\y{target})}
      in
      arc[start angle=(\n{firstArcUp}?90:-90),
          delta angle=(\n{arcClockwise}?-180:180),
          radius=\n{radiusA}]
      coordinate (end of feedback arc)
      -- (end of feedback arc-|\tikztotarget)
      pic[midway, sloped, allow upside down] {code=\pgfarrowdraw{>>}}
      \tikztonodes
      coordinate (end of feedback straight)
      arc[start angle=(\n{firstArcUp}?-90:90),
          delta angle=(\n{arcClockwise}?-180:180)*((#1)<0?-1:1),
          radius={(#1)/2}]}}}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}
\draw[help lines] (-2.75, -2.5) grid (1.25, .75);
\draw ( 0, 0) to[feedback      ] node[below=2pt, scale=.4] {Whee!} (-1  , -1  );
\draw (-1,-1) to[feedback=-.5cm]                                   (-2.5,   .5);
\end{tikzpicture}
\end{document}

输出

在此处输入图片描述

答案2

我有另一个（更简单的？）代码来生成埃琳娜的照片：

\documentclass[12pt,a4paper]{article}
\usepackage{tikz}
\begin{document}
    \begin{tikzpicture}
        \draw (3,2) arc (90:-90:2); 
        \draw[->>-] (3.1,-2)--(2,-2);
        \draw (2,-2)--(1,-2) arc (270:90:1);    
    \end{tikzpicture}
\end{document}

输出：

在此处输入图片描述

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