Stufe 7: Reproduzierbare Abbildungen (TikZ + mplstyle)

20_Hauptteil.tex

@@ -9,8 +9,8 @@ automatisierte Auswertung erfolgte in Python~\cite{python2024}.
 
 \begin{figure}[ht]
 \centering
-\includegraphics[width=0.8\textwidth]{aufbau.png}
+\input{blockdiagramm.tex}
-\caption{Multiplot der Frequenzgangmessung (BORIS-Screenshot).}
+\caption{Messaufbau (TikZ, Vektorgrafik).}
 \label{fig:setup}
 \end{figure}
 

blockdiagramm.tex

@@ -0,0 +1,19 @@
+% Eingebunden in paper.tex via \input{blockdiagramm.tex}
+% Vektor, reproduzierbar, Schrift passt automatisch zum Paper.
+\begin{tikzpicture}[
+    node distance=1.4cm and 1.6cm,
+    block/.style={draw, thick, rectangle, rounded corners=2pt,
+                  minimum height=1.0cm, minimum width=2.0cm,
+                  align=center, font=\sffamily\small},
+    signal/.style={-{Stealth[length=2.5mm]}, thick}
+]
+    \node[block]                  (sin)  {Sinus-\\Generator};
+    \node[block, right=of sin]    (str)  {Drehzahl-\\Strecke};
+    \node[block, right=of str]    (mp)   {Multi-\\plot};
+    \node[block, below=of str]    (pc)   {PC\\(BORIS)};
+
+    \draw[signal] (sin) -- node[above]{\scriptsize $u_\mathrm{in}$} (str);
+    \draw[signal] (str) -- node[above]{\scriptsize $n_\mathrm{ist}$} (mp);
+    \draw[signal] (pc)  -- (sin);
+    \draw[signal] (mp)  |- (pc);
+\end{tikzpicture}

paper.tex

@@ -1,27 +1,27 @@
 % =====================================================================
-%  STUFE 5 -- Cross-References
+%  STUFE 7 -- Reproduzierbare Abbildungen (Endzustand)
 %  --------------------------------------------------------------------
-%  Was sich gegenueber Stufe 4 geaendert hat:
+%  Was sich gegenueber Stufe 5/6 geaendert hat:
-%    + \usepackage[ngerman]{cleveref}  -> automatische Praefixe
+%    + aufbau.png      -> blockdiagramm.tex (TikZ, Vektorgrafik)
-%      (cleveref muss NACH hyperref geladen werden -- hyperref ist
+%    + plt.style.use('thn.mplstyle')  -> Plot-Stil zentral definiert
-%       bereits in der Praeambel des Templates aktiv)
+%    + Schrift im Diagramm passt automatisch zum Paper
-%    + \label{...} an Figures, Tables, Equations
+%    + Versionsverwaltung (Stufe 6) bleibt aktiv
-%    + \cref{fig:setup} statt "Abb.~1" hand-getippt
-%    + \eqref{eq:fg} fuer Gleichungen
-%    + Verschiebt man eine Abbildung -> Nummer wandert mit
 %
-%  Was noch unschoen ist:
+%  Ergebnis:
-%    - Versionsverlauf existiert nicht (Regel 6)
+%    Beliebig zoom- und druckbar, reproduzierbar, konsistent.
-%    - aufbau.png noch pixelig (Regel 7)
 % =====================================================================
 
 \documentclass[a4paper, parskip=half, titlepage=yes, 11pt, BCOR=12mm, toc=flat]{scrreprt}
 
 \input{01_AbschlussarbeitPraeambel}
 
-% Cross-References (cleveref muss nach hyperref geladen werden)
+% Cross-References (cleveref nach hyperref)
 \usepackage[ngerman]{cleveref}
 
+% TikZ fuer reproduzierbare Diagramme (neu in Stufe 7)
+\usepackage{tikz}
+\usetikzlibrary{positioning, arrows.meta, shapes.geometric}
+
 \input{werte.tex}
 
 \newcommand{\thn}{TH N\"urnberg Georg Simon Ohm}

plot.py

@@ -1,27 +1,28 @@
 """
-plot.py -- erzeugt aus messwerte.csv:
+plot.py -- finale Version mit zentralem Plot-Stil.
-  * plot.pdf      Bode-Diagramm (Betrag und Phase)
-  * tabelle.tex   LaTeX-Tabelle (mit siunitx S-Spalten)
-  * werte.tex     LaTeX-Makros mit Rohzahlen (1.59 statt 1{,}59)
 
-Aenderung gegenueber Stufe 2:
+Aenderung gegenueber Stufe 3:
-    siunitx (\\SI{...}{...}) im paper.tex formatiert die Zahlen jetzt
+    + plt.style.use("thn.mplstyle")
-    selber -- wir geben hier nur Rohzahlen mit Punkt aus. Das macht
+    Der Plot-Stil (Schrift, Farben, Liniendicken) wird einmal in
-    plot.py einfacher (kein "Komma-Bastel" mehr).
+    thn.mplstyle definiert -- alle Plots im Paper sehen automatisch
+    gleich aus. Aenderst du den Stil, aktualisieren sich alle Plots.
 """
 
 import numpy as np
 import matplotlib.pyplot as plt
 
+# Plot-Stil zentral aus Datei laden
+plt.style.use("thn.mplstyle")
+
 # 1) CSV einlesen ------------------------------------------------------
 daten = np.loadtxt("messwerte.csv", delimiter=",", skiprows=1)
-omega   = daten[:, 0]    # Kreisfrequenz in rad/s
+omega  = daten[:, 0]
-betrag  = daten[:, 1]    # Amplitudengang in dB
+betrag = daten[:, 1]
-phase   = daten[:, 2]    # Phasengang in Grad
+phase  = daten[:, 2]
 
-# 2) Theoretische Knickfrequenz (aus Identifikation der Strecke) -------
+# 2) Theoretische Knickfrequenz ----------------------------------------
-omega_K_theor = 56                          # PT2-Modell, omega_n
+omega_K_theor = 56
-K_s_dB = betrag[0]                          # DC-Verstaerkung (tiefste Frequenz)
+K_s_dB = betrag[0]
 
 # 3) Gemessene Knickfrequenz: dort wo der Betrag um 3 dB faellt --------
 ziel_dB = K_s_dB - 3
@@ -29,20 +30,18 @@ omega_K_mess = np.interp(ziel_dB, np.flip(betrag), np.flip(omega))
 abweichung = abs(omega_K_mess - omega_K_theor) / omega_K_theor * 100
 
 # 4) Bode-Diagramm zeichnen --------------------------------------------
-fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(2, 1, figsize=(5, 4), sharex=True)
+fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(2, 1, sharex=True)
 ax1.semilogx(omega, betrag, "o-")
 ax1.axhline(ziel_dB, linestyle=":", color="gray",
             label=f"$K_s - 3$ dB = {ziel_dB:.2f} dB")
 ax1.axvline(omega_K_theor, linestyle="--", color="gray",
             label=f"$\\omega_K$ theor. = {omega_K_theor} rad/s")
 ax1.set_ylabel("Betrag in dB")
-ax1.legend(loc="lower left", fontsize=8)
+ax1.legend(loc="lower left")
-ax1.grid(True, which="both", alpha=0.3)
 
 ax2.semilogx(omega, phase, "o-")
 ax2.set_xlabel("Kreisfrequenz $\\omega$ in rad/s")
 ax2.set_ylabel("Phase in Grad")
-ax2.grid(True, which="both", alpha=0.3)
 
 fig.tight_layout()
 fig.savefig("plot.pdf")
@@ -62,13 +61,10 @@ zeilen.append(r"\end{tabular}")
 with open("tabelle.tex", "w", encoding="utf-8") as datei:
     datei.write("\n".join(zeilen) + "\n")
 
-# 6) Werte als LaTeX-Makros (Rohzahlen -- siunitx formatiert deutsch) --
+# 6) Werte als LaTeX-Makros --------------------------------------------
 with open("werte.tex", "w", encoding="utf-8") as datei:
     datei.write(f"\\newcommand{{\\omegaKtheorie}}{{{omega_K_theor}}}\n")
     datei.write(f"\\newcommand{{\\omegaKmess}}{{{omega_K_mess:.1f}}}\n")
     datei.write(f"\\newcommand{{\\abweichung}}{{{abweichung:.1f}}}\n")
 
-print("Fertig: plot.pdf, tabelle.tex, werte.tex")
+print("Fertig: plot.pdf, tabelle.tex, werte.tex (mit thn.mplstyle).")
-print(f"  theoretisch: omega_K = {omega_K_theor} rad/s")
-print(f"  gemessen:    omega_K = {omega_K_mess:.2f} rad/s")
-print(f"  Abweichung:  {abweichung:.1f} %")

thn.mplstyle

@@ -0,0 +1,26 @@
+# Matplotlib-Stylesheet -- ein Plot, immer derselbe Look.
+
+font.family       : serif
+font.serif        : Computer Modern Roman, Times New Roman, DejaVu Serif
+font.size         : 10
+
+axes.prop_cycle   : cycler('color', ['c8102e', '004680', '009e73', 'd55e00'])
+axes.titlesize    : 11
+axes.labelsize    : 10
+axes.spines.top   : False
+axes.spines.right : False
+axes.grid         : True
+grid.linestyle    : --
+grid.alpha        : 0.4
+
+lines.linewidth   : 1.6
+lines.markersize  : 4
+
+legend.frameon    : False
+legend.fontsize   : 9
+
+figure.figsize    : 5.0, 4.0
+figure.dpi        : 120
+savefig.dpi       : 300
+savefig.bbox      : tight
+savefig.format    : pdf