適用于車身高度判斷的pid濾波方法和pid濾波電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種適用于車身高度判斷的PID濾波方法和PID濾波電路，所述PID方法包括：獲得采集的車身高度信息；獲取車輛的行駛信息，根據(jù)所述行駛信息來確定所述車輛的車輛狀態(tài)；利用慣性環(huán)節(jié)及加載于所述慣性環(huán)節(jié)上的比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)，接收采集的車身高度信息并對所述車身高度信息進行濾波后輸出濾波結(jié)果；所述比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)的控制系數(shù)是由所述車輛狀態(tài)決定的。本發(fā)明可根據(jù)車輛行駛狀況，靈活選擇控制環(huán)境，改變PID調(diào)節(jié)中的各個控制系數(shù)，從而大大改善了原來一階慣性系統(tǒng)的濾波效果，無論從動態(tài)性和抗干擾性都有很大優(yōu)勢。
【專利說明】適用于車身高度判斷的PID濾波方法和PID濾波電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于車身高度判斷的PID濾波方法和PID濾波電路。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車作為便捷的運輸工具，隨著人們的生活水平提升，在我國已經(jīng)逐步走入家庭。至2009年，我國的汽車全年產(chǎn)銷量位居世界第一。
[0003]車身高度是一個在汽車的多個控制器算法中常用的參數(shù)，它通常是由車身高度傳感器來測量的。但是，由于在車輛行駛的實際過程中，可能受到多種類型的激振源干擾，使得車身高度傳感器讀取得到的車身高度信息無法用來準確有效地判斷車身的實際姿態(tài)。
[0004]這些激振源干擾主要有如下幾個:
[0005]路面不平度:路面不平度包括從局部路面損壞產(chǎn)生的凹坑到反映路面建設(shè)及維護實際精確度界限始終存在的隨機的路面高度的變化。當然，即使是平整的高速公路上，也無法做到道路完全平整以至于不對車身高度產(chǎn)生影響。
[0006]輪胎/車輪總成:總成中各個元件沿著或相對旋轉(zhuǎn)軸質(zhì)量的不均勻分布產(chǎn)生不平衡，因而同時產(chǎn)生徑向和縱向的激振。
[0007]傳動系統(tǒng)激振:傳動系統(tǒng)包括傳動軸、驅(qū)動軸內(nèi)的注減速齒輪和差速器以及連接到車輪的驅(qū)動軸，由于結(jié)構(gòu)不對稱、擺差、結(jié)構(gòu)松動等種種原因會帶來激振。
[0008]發(fā)動機/變速器:發(fā)動機是車輛的主要動力來源，它旋轉(zhuǎn)和傳遞扭矩到傳動系統(tǒng)，使其可能成為車輛上激振來源。
[0009]以上這些激振和其他的干擾因素互相作用互相疊加，導致使用車身高度傳感器的實際數(shù)據(jù)無法得到實際的車身姿態(tài)。
[0010]而車輛中主要關(guān)注的是車身姿態(tài)，造成車身姿態(tài)變化的原因主要有車載重量的變化，車輛剎車、加速，和上下坡等因素。這些變化相對周期比較長，例如剎車會導致車身前傾，然后回復，整個過程大概經(jīng)過5s?10s。對車身高度曲線進行適當?shù)臑V波，找出契合其變化趨勢的曲線，便可以接近、合理的呈現(xiàn)車身姿態(tài)。
[0011]可見，對車身高度曲線的濾波是有其必要性，而良好的濾波效果，對涉及的控制器
算法頗有裨益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于車身高度判斷的濾波技術(shù)，以解決車身高度傳感器的實際采集到的車身高度信號振蕩很大，無法準確描述出車身狀態(tài)，很難被車輛控制器所直接使用等問題。
[0013]為解決上述問題及其他問題，本發(fā)明在一方面提供一種適用于車身高度判斷的PID濾波方法，包括:獲得采集的車身高度信息；獲取車輛的行駛信息，根據(jù)所述行駛信息來確定所述車輛的車輛狀態(tài)；利用慣性環(huán)節(jié)及加載于所述慣性環(huán)節(jié)上的比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)，接收采集的車身高度信息并對所述車身高度信息進行濾波后輸出濾波結(jié)果；所述比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)的控制系數(shù)是由所述車輛狀態(tài)決定的。
[0014]可選地，所述慣性環(huán)節(jié)為一階慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為
【權(quán)利要求】
1.一種適用于車身高度判斷的PID濾波方法，其特征在于，包括: 獲得采集的車身高度信息； 獲取車輛的行駛信息，根據(jù)所述行駛信息來確定所述車輛的車輛狀態(tài)； 利用慣性環(huán)節(jié)及加載于所述慣性環(huán)節(jié)上的比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)，接收采集的車身高度信息并對所述車身高度信息進行濾波后輸出濾波結(jié)果；所述比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)的控制系數(shù)是由所述車輛狀態(tài)決定的。
2.如權(quán)利要求1所述的適用于車身高度判斷的PID濾波方法，其特征在于，所述慣性環(huán)節(jié)為一階慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為:
3.如權(quán)利要求2所述的適用于車身高度判斷的PID濾波方法，其特征在于，所述比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)包括:比例環(huán)節(jié)P、積分環(huán)節(jié)1、以及微分環(huán)節(jié)D，其中，所述比例環(huán)節(jié)P由比例系數(shù)Kp控制，所述積分環(huán)節(jié)I由積分系數(shù)K1控制，所述微分環(huán)節(jié)D由微分系數(shù)Kd控制； 加載有比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)的慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為:
4.如權(quán)利要求3所述的適用于車身高度判斷的PID濾波方法，其特征在于，所述比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)中所述微分環(huán)節(jié)D為具有低通濾波效果的不完全微分環(huán)節(jié)。
5.如權(quán)利要求2所述的適用于車身高度判斷的PID濾波方法，其特征在于，所述比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)包括:比例-積分環(huán)節(jié)P1、以及加載于所述慣性環(huán)節(jié)的負反饋上的微分先行環(huán)節(jié)Dl ； 所述微分先行環(huán)節(jié)Dl的傳遞函數(shù)為: G微分先行(s) =K微分先行.s+1 其中，K^為微分先行系數(shù)。
6.如權(quán)利要求4所述的適用于車身高度判斷的PID濾波方法，其特征在于: 所述比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)還包括加載于所述慣性環(huán)節(jié)的負反饋上的微分先行環(huán)節(jié)Dl ； 所述微分環(huán)節(jié)D和所述微分先行環(huán)節(jié)Dl分別由微分系數(shù)Kd和微分先行系數(shù)^來控制，且，所述微分環(huán)節(jié)D和所述微分先行環(huán)節(jié)Dl不能同時使用，即，微分系數(shù)Kd和微分先行系數(shù)中的至少一個得取O，微分系數(shù)Kd和微分先行系數(shù)中的任一者取O值時，即表示屏蔽與所述微分系數(shù)Kd對應(yīng)的所述微分環(huán)節(jié)D或屏蔽與微分先行系數(shù)對應(yīng)的所述微分先行環(huán)節(jié)Dl。
7.如權(quán)利要求1所述的適用于車身高度判斷的PID濾波方法，其特征在于，獲取車輛當前的行駛信息，根據(jù)所述行駛信息來確定所述車輛的車輛狀態(tài)，包括: 獲取車輛行駛過程中的行駛信息，所述行駛信息包括但不限于:車速信號、剎車信號、以及油門信號；將獲取的所述行駛信息輸入一真值表中來獲得與所述行駛信息對應(yīng)的車輛狀態(tài)，所述車輛狀態(tài)包括但不限于:低速行駛、低速加速、低速減速、低速狀態(tài)切換、高速行駛、高速加速、高速減速、以及高速狀態(tài)切換。
8.一種適用于車身高度判斷的PID濾波電路，其特征在于，包括: 慣性環(huán)節(jié)； 加載在所述慣性環(huán)節(jié)上的比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)，所述比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)與所述慣性環(huán)節(jié)配合，用于接收采集的車身高度信息并對所述車身高度信息進行濾波后輸出濾波結(jié)果；所述比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)的控制系數(shù)是由車輛行駛信息所確定的車輛狀態(tài)而決定的。
9.如權(quán)利要求8所述的適用于車身高度判斷的PID濾波電路，其特征在于，所述慣性環(huán)節(jié)為一階慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為
10.如權(quán)利要求9所述的適用于車身高度判斷的PID濾波電路，其特征在于: 所述比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)與所述積分環(huán)節(jié)I相連，包括:相互并聯(lián)的比例環(huán)節(jié)P、



S積分環(huán)節(jié)1、以及微分環(huán)節(jié)D，其中，所述比例環(huán)節(jié)P由比例系數(shù)Kp控制，所述積分環(huán)節(jié)I由積分系數(shù)K1控制，所述微分環(huán)節(jié)D由微分系數(shù)Kd控制； 加載有比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)的慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為:
11.如權(quán)利要求10所述的適用于車身高度判斷的PID濾波電路，其特征在于，所述比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)還包括與所述微分環(huán)節(jié)D的前端相連的低通濾波器，使得所述微分環(huán)節(jié)D和所述低通濾波器構(gòu)成不完全微分環(huán)節(jié)。
12.如權(quán)利要求9所述的適用于車身高度判斷的PID濾波電路，其特征在于，所述比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)包括:與所述積分環(huán)節(jié)I相連的比例-積分環(huán)節(jié)P1、以及位于所述負反饋處的微分先行環(huán)節(jié)D1，所述微分先行環(huán)節(jié)Dl的輸出信號中包括有被控參數(shù)及其變化速度值，將所述被控參數(shù)及其變化速度值作為測量值輸入到所述比例-積分環(huán)節(jié)PI中；所述微分先行環(huán)節(jié)Dl的傳遞函數(shù)為:

13.如權(quán)利要求11所述的適用于車身高度判斷的PID濾波電路，其特征在于: 所述比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)還包括位于所述負反饋處的微分先行環(huán)節(jié)Dl ；所述微分環(huán)節(jié)D和所述微分先行環(huán)節(jié)Dl分別由微分系數(shù)Kd和微分先行系數(shù)^來控制，且，所述微分環(huán)節(jié)D和所述微分先行環(huán)節(jié)Dl不能同時使用，即，微分系數(shù)Kd和微分先行系數(shù)中的至少一個得取O，微分系數(shù)Kd和微分先行系數(shù)中的任一者取O值時，即表示屏蔽與所述微分系數(shù)Kd對應(yīng)的所述微分環(huán)節(jié)D或屏蔽與微分先行系數(shù)對應(yīng)的所述微分先行環(huán)節(jié)Dl。
14. 如權(quán)利要求8所述的適用于車身高度判斷的PID濾波電路，其特征在于，所述行駛信息包括但不限于:車速、剎車、以及油門，由所述行駛信息所確定的車輛狀態(tài)包括但不限于:低速加速、高速加速、高速剎車、低速剎車、高速行駛、低速行駛、低速狀態(tài)切換、以及高速狀態(tài)切換。
【文檔編號】G05B11/42GK103529696SQ201310475630
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】陳思益, 朱懿, 王永和, 石超 申請人:上海信耀電子有限公司