基于WPF的电机控制系统监控软件的设计与实现

电机控制系统是决定电动汽车性能优劣的核心，为了更加直观方便的观察和分析控制效果的优劣，并方便快捷的实现对控制参数的修改，使控制效果达到最佳，本文设计并实现了基于WPF的电机控制系统监控软件。软件采用C#编程，充分利用了WPF的多线程技术和数据绑定技术，为用户提供了友好的人机界面，实现了对电机控制系统参数的高速实时采样、实时显示、实时保存等功能，保证了对电机控制系统运行状态的实时监控。本文首先给出模块化的设计框架，并在此基础上对各个模块的设计方案进行了具体的介绍，然后详细阐述了软件中用到的多线程和数据绑定这两个关键技术，最后对软件运行效果进行了测试，给出了软件的运行效果图，通过测试，监控软件各部分功能满足设计的要求。

当今社会，环境污染和能源危机日益加深，电动汽车的兴起和飞速发展有着十分重要的意义，而具有大功率、高效率和宽调速范围的电机是电动汽车的驱动心脏，特别是在电池容量等技术还没有解决的前提下，电机驱动系统是保证汽车续行里程并使之实际运用化的关键，其控制效果直接影响电动汽车性能的优劣。依靠电机控制系统监控软件可以更加直观方便的观察和分析控制效果的优劣，并方便快捷的实现对控制参数的修改，使控制效果达到最佳。因此，设计一款可靠且稳定的电机控制系统监控软件就显得尤为重要，它有助于提高技术人员的调试效率和故障排查能力，提升电机控制系统的管理水平。

此软件属于虚拟仪器范畴，虚拟仪器是当今仪器技术的发展热点，许多研究者都提出了各自的设计方案。与一般的虚拟仪器相比，用于电机控制系统实时监控的软件，在功能上既有类似的地方，也有不同之处，它对数据采集和波形显示的实时性和稳定性要求更高。但是目前的电机控制系统监控软件，有些并不支持示波器功能[1]，缺乏图形化的显示方式，使用起来并不直观。就目前现有的虚拟仪器而言， 大都是利用LabVIEW 配以高速数据采集卡来实现图形方式显示曲线[2]-[4]，功能比较完备，可以进行波形显示、存储、频谱分析等， 但实时性较低， 可移植性较差。

对于电机控制系统而言这种方案并不适用， 主要原因有：(1) 电机控制系统底层控制器大都已具备数据采集功能；(2) 能够同时显示的信号数较少， 不利于对多路信号的频率、相位等特性对比分析。

CANBUS 采用了许多新型技术及独特设计，具有显著的可靠性、实时性和灵活性[5]。本文采用高实时性的CANBUS 与电机控制系统进行通信， 使用高效可靠的基于C#语言的WPF 框架进行编程， 具有实时数据采集、实时波形显示、参数显示、参数配置以及事件和历史故障记录等功能。具有高实时性，允许同时观测多路信号， 实现了对电机控制系统状态的实时监控， 为电机控制系统提供了实用的软件工具。