[發(fā)明專利]適用于車身高度判斷的PID濾波方法和PID濾波電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310475630.X
• 申請(qǐng)日: 2013-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN103529696A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳思益;朱懿;王永和;石超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海信耀電子有限公司
• 主分類號(hào): G05B11/42
• 分類號(hào): G05B11/42;H03H17/00
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 張明

技術(shù)領(lǐng)域

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)

汽車作為便捷的運(yùn)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。

車身高度是一個(gè)在汽車的多個(gè)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(cè)量的。但是，由于在車輛行駛的實(shí)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(zhǔn)確有效地判斷車身的實(shí)際姿態(tài)。

這些激振源干擾主要有如下幾個(gè)：

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(hù)實(shí)際精確度界限始終存在的隨機(jī)的路面高度的變化。當(dāng)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(duì)車身高度產(chǎn)生影響。

輪胎/車輪總成：總成中各個(gè)元件沿著或相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸質(zhì)量的不均勻分布產(chǎn)生不平衡，因而同時(shí)產(chǎn)生徑向和縱向的激振。

傳動(dòng)系統(tǒng)激振：傳動(dòng)系統(tǒng)包括傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)軸內(nèi)的注減速齒輪和差速器以及連接到車輪的驅(qū)動(dòng)軸，由于結(jié)構(gòu)不對(duì)稱、擺差、結(jié)構(gòu)松動(dòng)等種種原因會(huì)帶來激振。

發(fā)動(dòng)機(jī)/變速器：發(fā)動(dòng)機(jī)是車輛的主要?jiǎng)恿碓矗D(zhuǎn)和傳遞扭矩到傳動(dòng)系統(tǒng)，使其可能成為車輛上激振來源。

以上這些激振和其他的干擾因素互相作用互相疊加，導(dǎo)致使用車身高度傳感器的實(shí)際數(shù)據(jù)無法得到實(shí)際的車身姿態(tài)。

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(duì)周期比較長，例如剎車會(huì)導(dǎo)致車身前傾，然后回復(fù)，整個(gè)過程大概經(jīng)過5s～10s。對(duì)車身高度曲線進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V波，找出契合其變化趨勢(shì)的曲線，便可以接近、合理的呈現(xiàn)車身姿態(tài)。

可見，對(duì)車身高度曲線的濾波是有其必要性，而良好的濾波效果，對(duì)涉及的控制器算法頗有裨益。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，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(shí)際采集到的車身高度信號(hào)振蕩很大，無法準(zhǔn)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。

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(duì)所述車身高度信息進(jìn)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。

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：等效于在一個(gè)積分環(huán)節(jié)上加一負(fù)反饋。

可選地，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)I、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)K_P控制，所述積分環(huán)節(jié)I由積分系數(shù)K_I控制，所述微分環(huán)節(jié)D由微分系數(shù)K_D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：其中，E(s)為輸入值R(s)和輸出值C(s)的偏差值；K_P為比例環(huán)節(jié)P的比例系數(shù)；K_D為微分環(huán)節(jié)D的微分系數(shù)；K_I為積分環(huán)節(jié)I的積分系數(shù)。

可選地，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)。

可選地，所述比例-積分-微分PID調(diào)節(jié)包括：比例-積分環(huán)節(jié)PI、以及加載于所述慣性環(huán)節(jié)的負(fù)反饋上的微分先行環(huán)節(jié)D1；所述微分先行環(huán)節(jié)D1的傳遞函數(shù)為：G_微分先行(s)=K_微分先行·s+1，其中，K_微分先行為微分先行系數(shù)。