MATLAB实现坐标系变换动画演示

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%******直角坐标系的转换及动画演示************
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clear all;
Iz_a=[0 0 1]';%原坐标系下的Z轴
Iy_a=[0 1 0]';%原坐标系下的Y轴
Ix_a=[1 0 0]';%原坐标系下的X轴
%绘制原三维坐标系O-XYZ的XYZ轴
for t=-10:0.1:10
    plot3(Iz_a(1),Iz_a(2),t*Iz_a(3));%绘制Z轴
    plot3(Iy_a(1),t*Iy_a(2),Iy_a(3));%绘制Y轴
    plot3(t*Ix_a(1),Ix_a(2),Ix_a(3));%绘制X轴
    hold on;
end
r_x=deg2rad(60);%原坐标系绕X轴旋转60度
r_y=deg2rad(60);%原坐标系绕Y轴旋转60度
r_z=deg2rad(60);%原坐标系绕Z轴旋转60度
%坐标系绕X轴旋转的转换矩阵Tx
Tx=[1        0          0;
    0  cos(r_x)  sin(r_x);
    0 -sin(r_x)  cos(r_x)];
%坐标系绕Y轴旋转的转换矩阵Ty
Ty=[cos(r_x) 0 -sin(r_x);
    0        1         0;
    0 sin(r_x)  cos(r_x)];
%坐标系绕Z轴旋转的转换矩阵Tz
Tz=[ cos(r_x) sin(r_x) 0;
    -sin(r_x) cos(r_x) 0;
    0         0        1]; 
Iz_b=Tx*Iz_a;%绕X轴旋转后新坐标系下的Z轴
Iy_b=Tx*Iy_a;%绕X轴旋转后新坐标系下的Y轴
Ix_b=Tx*Ix_a;%绕X轴旋转后新坐标系下的X轴
for t=-10:0.1:10
    plot3(t*Iz_b(1),t*Iz_b(2),t*Iz_b(3),'r');%绘制Z轴
    plot3(t*Iy_b(1),t*Iy_b(2),t*Iy_b(3),'r');%绘制Y轴
    plot3(t*Ix_b(1),t*Ix_b(2),t*Ix_b(3),'r');%绘制X轴
    hold on;
end
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%******动画演示坐标系绕X轴旋转过程**************
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clear all;
Iz_a=[0 0 1]';%原坐标系下的Z轴
Iy_a=[0 1 0]';%原坐标系下的Y轴
Ix_a=[1 0 0]';%原坐标系下的X轴
for rx=0:5:60
    Rx=deg2rad(rx);
    %坐标系绕X轴旋转的转换矩阵Tx
    Tx=[1        0        0;
        0  cos(Rx)  sin(Rx);
        0 -sin(Rx)  cos(Rx)];
    Iz_b=Tx*Iz_a;%绕X轴旋转后新坐标系下的Z轴
    Iy_b=Tx*Iy_a;%绕X轴旋转后新坐标系下的Y轴
    Ix_b=Tx*Ix_a;%绕X轴旋转后新坐标系下的X轴
    for t=-10:0.1:10
        plot3(t*Iz_b(1),t*Iz_b(2),t*Iz_b(3),'r');%绘制Z轴
        plot3(t*Iy_b(1),t*Iy_b(2),t*Iy_b(3),'b');%绘制Y轴
        plot3(t*Ix_b(1),t*Ix_b(2),t*Ix_b(3),'g');%绘制X轴
        hold on;
    end
    pause(0.1);
end
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%******动画演示坐标系绕Z-Y-X轴旋转过程**************
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clear all;
Iz_a=[0 0 1]';%原坐标系下的Z轴
Iy_a=[0 1 0]';%原坐标系下的Y轴
Ix_a=[1 0 0]';%原坐标系下的X轴
for rx=0:5:60
    Rx=deg2rad(rx);
    %坐标系绕X轴旋转的转换矩阵Tx
    Tx=[1        0        0;
        0  cos(Rx)  sin(Rx);
        0 -sin(Rx)  cos(Rx)];
    %坐标系绕Y轴旋转的转换矩阵Ty
    Ty=[cos(Rx) 0 -sin(Rx);
        0        1         0;
        0 sin(Rx)  cos(Rx)];
    %坐标系绕Z轴旋转的转换矩阵Tz
    Tz=[ cos(Rx) sin(Rx) 0;
        -sin(Rx) cos(Rx) 0;
        0         0        1]; 
    Iz_b=Tx*Ty*Tz*Iz_a;%绕ZYX轴旋转后新坐标系下的Z轴
    Iy_b=Tx*Ty*Tz*Iy_a;%绕ZYX轴旋转后新坐标系下的Y轴
    Ix_b=Tx*Ty*Tz*Ix_a;%绕ZYX轴旋转后新坐标系下的X轴
    for t=-10:0.1:10
        plot3(t*Iz_b(1),t*Iz_b(2),t*Iz_b(3),'r');%绘制Z轴
        plot3(t*Iy_b(1),t*Iy_b(2),t*Iy_b(3),'b');%绘制Y轴
        plot3(t*Ix_b(1),t*Ix_b(2),t*Ix_b(3),'g');%绘制X轴
        hold on;
    end
    hold off;
    pause(0.1);
end
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%******动画演示坐标系分别绕Z-Y-X轴旋转过程**********
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clear all;
Iz_a=[0 0 1]';%原坐标系下的Z轴
Iy_a=[0 1 0]';%原坐标系下的Y轴
Ix_a=[1 0 0]';%原坐标系下的X轴
%坐标系先绕Z轴旋转
for rx=0:5:60
    Rx=deg2rad(rx);
    %坐标系绕Z轴旋转的转换矩阵Tz
    Tz=[ cos(Rx) sin(Rx) 0;
        -sin(Rx) cos(Rx) 0;
        0         0        1]; 
    Iz_b=Tz*Iz_a;%绕Z轴旋转后新坐标系下的Z轴
    Iy_b=Tz*Iy_a;%绕Z轴旋转后新坐标系下的Y轴
    Ix_b=Tz*Ix_a;%绕Z轴旋转后新坐标系下的X轴
    for t=-10:0.1:10
        plot3(t*Iz_b(1),t*Iz_b(2),t*Iz_b(3),'r');%绘制Z轴
        plot3(t*Iy_b(1),t*Iy_b(2),t*Iy_b(3),'b');%绘制Y轴
        plot3(t*Ix_b(1),t*Ix_b(2),t*Ix_b(3),'g');%绘制X轴
        hold on;
    end
    pause(0.1);
    hold off;
end
%坐标系再绕Y轴旋转
for rx=0:5:60
    Rx=deg2rad(rx);
    %坐标系绕Y轴旋转的转换矩阵Ty
    Ty=[cos(Rx) 0 -sin(Rx);
        0        1         0;
        0 sin(Rx)  cos(Rx)];
    Iz_c=Ty*Iz_b;%绕Z轴旋转后新坐标系下的Z轴
    Iy_c=Ty*Iy_b;%绕Z轴旋转后新坐标系下的Y轴
    Ix_c=Ty*Ix_b;%绕Z轴旋转后新坐标系下的X轴
    for t=-10:0.1:10
        plot3(t*Iz_c(1),t*Iz_c(2),t*Iz_c(3),'r');%绘制Z轴
        plot3(t*Iy_c(1),t*Iy_c(2),t*Iy_c(3),'b');%绘制Y轴
        plot3(t*Ix_c(1),t*Ix_c(2),t*Ix_c(3),'g');%绘制X轴
        hold on;
    end
    pause(0.1);
    hold off;
end
%最后坐标系绕X轴旋转
for rx=0:5:60
    Rx=deg2rad(rx);
    %坐标系绕X轴旋转的转换矩阵Tx
    Tx=[1        0        0;
        0  cos(Rx)  sin(Rx);
        0 -sin(Rx)  cos(Rx)];
    Iz_d=Tx*Iz_c;%绕Z轴旋转后新坐标系下的Z轴
    Iy_d=Tx*Iy_c;%绕Z轴旋转后新坐标系下的Y轴
    Ix_d=Tx*Ix_c;%绕Z轴旋转后新坐标系下的X轴
    for t=-10:0.1:10
        plot3(t*Iz_d(1),t*Iz_d(2),t*Iz_d(3),'r');%绘制Z轴
        plot3(t*Iy_d(1),t*Iy_d(2),t*Iy_d(3),'b');%绘制Y轴
        plot3(t*Ix_d(1),t*Ix_d(2),t*Ix_d(3),'g');%绘制X轴
        hold on;
    end
    pause(0.1);
    hold off;
end