1.一种模拟工业机器人关节变负载变惯量的实验方法，其特征在于：采用模拟工业机器人关节变负载变惯量的实验装置，所述模拟工业机器人关节变负载变惯量的实验装置包括控制系统、电机驱动控制电路、测功机控制器、工作台面(17)、输入伺服电机(1)、行星齿轮减速器(2)、第一联轴器(3)、动态扭矩传感器(4)、第二联轴器(5)、角度传感器(6)、双轴承座(7)、变惯量杆臂(9)、第三联轴器(12)、转轴(11)、质量滑块(8)、定位螺栓(10)、磁滞测功机(13)、第一支撑底座(14)、第二支撑底座(15)和第三支撑底座(16)，所述输入伺服电机(1)和行星齿轮减速器(2)均固定在第三支撑底座(16)上，输入伺服电机(1)的输出轴依次连接沿一条直线依次分布的行星齿轮减速器(2)、第一联轴器(3)、动态扭矩传感器(4)、第二联轴器(5)、角度传感器(6)、转轴(11)、第三联轴器(12)和磁滞测功机(13)，所述动态扭矩传感器(4)固定在所述第二支撑底座(15)上，所述转轴(11)通过双轴承座(7)支撑，双轴承座(7)固定在第一支撑底座(14)上；所述第一支撑底座(14)、第二支撑底座(15)和第三支撑底座(16)均固定在工作台面(17)上；所述变惯量杆臂(9)的一端通过键固定安装在转轴(11)上，变惯量杆臂(9)的轴心线与转轴(11)的轴心线相互垂直，变惯量杆臂(9)上均布有至少三道沿着轴心线方向均匀分布的环形定位槽(18)，质量滑块(8)套装在变惯量杆臂(9)上，所述质量滑块(8)上设置有定位螺孔(20)，定位螺栓(10)穿过质量滑块(8)通过定位螺栓(10)的前端伸入到变惯量杆臂(9)的环形定位槽(18)底部实现质量滑块(8)与变惯量杆臂(9)的位置固定；所述电机驱动控制电路、测功机控制器、角度传感器(6)、动态扭矩传感器均与控制系统电连接，所述电机驱动控制电路与输入伺服电机(1)电连接并控制输入伺服电机的运动，所述测功机控制器连接磁滞测功机(13)并控制磁滞测功机的运动；所述实验方法具体包括如下步骤：

步骤一：控制系统通过电机驱动控制电路控制输入伺服电机(1)的输出，输入伺服电机(1)经过行星齿轮减速器(2)、第一联轴器(3)、动态扭矩传感器(4)、第二联轴器(5)、角度传感器(6)后向转轴(11)传递扭矩，带动变惯量杆臂(9)的转动；

步骤二：角度传感器6检测转轴(11)转动的角度，并将转轴(11)转动的角度的位置信号反馈到控制系统中；

利用伺服控制系统矢量控制技术进行坐标变换，即将自然坐标系(ABC)通过clark变换成静止坐标系(α‑β)，通过park变换成同步旋转坐标系(d‑q)，其中，d轴方向为永磁体励磁磁场方向，q轴方向为垂直于转子磁场方向，在同步旋转坐标系中利用三闭环矢量控制算法，即电流控制器的输入为速度控制器输出，所述速度控制器的输入为位置控制器的输出，首先设定id＝0，定子电流中只有交轴分量，电磁力矩与交轴电流成线性关系，此时相当于一台直流电动机，简化计算；将测得的位置、速度、q轴电流反馈到位置、速度、电流控制器形成三闭环矢量控制，计算出位置控制所需要的电流，利用电流和电压之间的关系计算出控制电压，通过SVPWM控制逆变电路开关量控制电压的变化从而控制绕组电压经控制输入伺服电机(1)的输出；

步骤三：在步骤二的过程中动态扭矩传感器(4)始终保持扭矩信号的采集，并将采集到的扭矩信息发送到控制系统中，利用控制系统不断记录扭矩信息；

步骤四：启动磁滞测功机，利用测功机控制系统控制磁滞测功机输出同向或反向的负载扭矩加载到变惯量杆臂(9)上，实现变惯量杆臂(9)的负载变化，该过程中不停的使用动态扭矩传感器(4)采集扭矩信号，并将采集到的扭矩信息发送到控制系统中，利用控制系统不断记录扭矩信息；同时不停的利用角度传感器(6)检测变惯量杆臂(9)转动的角度信息，将角度信息的位置信号反馈到控制系统中，利用控制系统不断记录角度信息；

步骤五：关闭磁滞测功机，调节变惯量杆臂(9)上质量滑块的位置，实现变惯量杆臂(9)的惯量变化，重复上述步骤；

步骤六：重复步骤四和步骤五的过程，完成输入不同位置控制器控制算法的情况下变惯量杆臂的位置变化和扭矩信号的记录，将在不同控制算法测得的位置变化和扭矩信号的数据进行对比分析，进行多次分析比较后得出实验结论，完成对控制算法的实验研究。

2.根据权利要求1所述的一种模拟工业机器人关节变负载变惯量的实验方法，其特征在于：所述输入伺服电机(1)的输出轴、行星齿轮减速器(2)、第一联轴器(3)、动态扭矩传感器(4)、第二联轴器(5)、角度传感器(6)、转轴(11)、第三联轴器(12)和磁滞测功机(13)的轴心线位于同一条直线上。

3.根据权利要求1所述的一种模拟工业机器人关节变负载变惯量的实验方法，其特征在于：所述工作台面(17)上设置有条形槽，条形槽位于变惯量杆臂(9)的正下方，条形槽的长度大于变惯量杆臂(9)长度的二倍，条形槽的宽度大于质量滑块(8)的直径。

4.根据权利要求1所述的一种模拟工业机器人关节变负载变惯量的实验方法，其特征在于：所述环形定位槽(18)设置有五道，五道环形定位槽(18)沿着变惯量杆臂(9)的轴向等距离分布。

5.根据权利要求1所述的一种模拟工业机器人关节变负载变惯量的实验方法，其特征在于：所述输入伺服电机(1)为永磁同步电机。

6.根据权利要求1所述的一种模拟工业机器人关节变负载变惯量的实验方法，其特征在于：所述第一联轴器(3)、第二联轴器(5)和第三联轴器(12)均为弹性联轴器。

7.根据权利要求1所述的一种模拟工业机器人关节变负载变惯量的实验方法，其特征在于：所述转轴(11)为多段阶梯轴，包括依次连接的第一直线段(21)、第二直线段(22)、第三直线段(23)、第四台阶段(24)和第五直线段(25)，第一直线段(21)、第二直线段(22)、第三直线段(23)和第四台阶段(24)的直径逐渐增大，所述第一直线段(21)、第三直线段(23)和第五直线段(25)上设置有键槽，所述第二直线段(22)靠近第一直线段(21)的一端设置有传感器定位槽(26)，所述转轴(11)的第一直线段(21)与第二联轴器(5)通过键连接，所述转轴(11)的第五直线段(25)与第三联轴器(12)通过键连接，所述变惯量杆臂(9)的一端设置有与转轴(11)的第三直线段(23)外径间隙配合的套筒，变惯量杆臂(9)的套筒与转轴(11)的第三直线段(23)通过键固定连接；所述转轴(11)的第二直线段(22)通过轴承支撑在双轴承座(7)上，变惯量杆臂(9)的左右两端分别通过转轴(11)的第四台阶段(24)和双轴承座(7)的轴承进行定位；所述角度传感器(6)为中空盘形角位移传感器，角度传感器(6)的外部固定座固定在双轴承座(7)上，角度传感器(6)的转动端套装在转轴(11)的第二直线段(22)设置有传感器定位槽(26)的一端，角度传感器(6)的转动端通过转轴(11)上的传感器定位槽(26)进行固定及定位；角度传感器(6)内部的转动端随着转轴(11)的转动跟随转动。

8.根据权利要求4所述的一种模拟工业机器人关节变负载变惯量的实验方法，其特征在于：相邻两道环形定位槽(18)之间的距离为d，假设质量滑块(8)的质量为m1，质量滑块(8)的质心到转轴(11)轴心线的距离为r，变惯量杆臂(9)质量为m2，长度为L，杆臂总的转动惯量为J，离转轴(11)最近的环形定位槽(18)到转轴(11)轴心线的距离为y1，由此可知r＝y1+d×i,其中i＝0,1,2,3,4；

根据转动惯量计算公式可得变惯量杆臂(9)的转动惯量为：其中i＝0,1,2,3,4。