适用于车身高度判断的PID滤波方法和PID滤波电路

摘要

本发明提供一种适用于车身高度判断的PID滤波方法和PID滤波电路，所述PID方法包括：获得采集的车身高度信息；获取车辆的行驶信息，根据所述行驶信息来确定所述车辆的车辆状态；利用惯性环节及加载于所述惯性环节上的比例-积分-微分PID调节，接收采集的车身高度信息并对所述车身高度信息进行滤波后输出滤波结果；所述比例-积分-微分PID调节的控制系数是由所述车辆状态决定的。本发明可根据车辆行驶状况，灵活选择控制环境，改变PID调节中的各个控制系数，从而大大改善了原来一阶惯性系统的滤波效果，无论从动态性和抗干扰性都有很大优势。

权利要求

1.一种适用于车身高度判断的PID滤波方法，其特征在于，包括：

获得采集的车身高度信息；

获取车辆的行驶信息，根据所述行驶信息来确定所述车辆的车辆状态，包括：获取车辆行驶过程中的行驶信息，所述行驶信息包括但不限于：车速信号、刹车信号、以及油门信号；

将获取的所述行驶信息输入一真值表中来获得与所述行驶信息对应的车辆状态，所述车辆状态包括但不限于：低速行驶、低速加速、低速减速、低速状态切换、高速行驶、高速加速、高速减速、以及高速状态切换；

利用惯性环节及加载于所述惯性环节上的比例-积分-微分PID调节，接收采集的车身高度信息并对所述车身高度信息进行滤波后输出滤波结果；所述比例-积分-微分PID调节的控制系数是由所述车辆状态决定的。

2.如权利要求1所述的适用于车身高度判断的PID滤波方法，其特征在于，所述惯性环节为一阶惯性环节，其传递函数为： 等效于在一个积分环节 上加一负反馈。

3.如权利要求2所述的适用于车身高度判断的PID滤波方法，其特征在于，所述比例-积分-微分PID调节包括：比例环节P、积分环节I、以及微分环节D，其中，所述比例环节P由比例系数KP控制，所述积分环节I由积分系数KI控制，所述微分环节D由微分系数KD控制；

加载有比例-积分-微分PID调节的惯性环节的传递函数为：

其中，E(s)为输入值R(s)和输出值C(s)的偏差值；KP为比例环节P的比例系数；KD为微分环节D的微分系数；KI为积分环节I的积分系数。

4.如权利要求3所述的适用于车身高度判断的PID滤波方法，其特征在于，所述比例-积分-微分PID调节中所述微分环节D为具有低通滤波效果的不完全微分环节。

5.如权利要求2所述的适用于车身高度判断的PID滤波方法，其特征在于，所述比例-积分-微分PID调节包括：比例-积分环节PI、以及加载于所述惯性环节的负反馈上的微分先行环节D1；

所述微分先行环节D1的传递函数为：

G微分先行(s)＝K微分先行·s+1

其中，K微分先行为微分先行系数。

6.如权利要求4所述的适用于车身高度判断的PID滤波方法，其特征在于：所述比例-积分-微分PID调节还包括加载于所述惯性环节的负反馈上的微分先行环节D1；

所述微分环节D和所述微分先行环节D1分别由微分系数KD和微分先行系数K微分先行来控制，且，所述微分环节D和所述微分先行环节D1不能同时使用，即，微分系数KD和微分先行系数K微分先行中的至少一个得取0，微分系数KD和微分先行系数K微分先行中的任一者取0值时，即表示屏蔽与所述微分系数KD对应的所述微分环节D或屏蔽与微分先行系数K微分先行对应的所述微分先行环节D1。

7.一种适用于车身高度判断的PID滤波电路，其特征在于，包括：

惯性环节；

加载在所述惯性环节上的比例-积分-微分PID调节，所述比例-积分-微分PID调节与所述惯性环节配合，用于接收采集的车身高度信息并对所述车身高度信息进行滤波后输出滤波结果；所述比例-积分-微分PID调节的控制系数是由车辆行驶信息所确定的车辆状态而决定的；所述行驶信息包括但不限于：车速、刹车、以及油门，由所述行驶信息所确定的车辆状态包括但不限于：低速加速、高速加速、高速刹车、低速刹车、高速行驶、低速行驶、低速状态切换、以及高速状态切换。

8.如权利要求7所述的适用于车身高度判断的PID滤波电路，其特征在于，所述惯性环节为一阶惯性环节，其传递函数为： 等效于在一个积分环节 上加一负反馈；所述惯性环节相当于将输入值R(s)和输出值C(s)的偏差值E(s)通过积分环节 作积分，即：

9.如权利要求8所述的适用于车身高度判断的PID滤波电路，其特征在于：所述比例-积分-微分PID调节与所述积分环节 相连，包括：相互并联的比例环节P、积分环节I、以及微分环节D，其中，所述比例环节P由比例系数KP控制，所述积分环节I由积分系数KI控制，所述微分环节D由微分系数KD控制；

加载有比例-积分-微分PID调节的惯性环节的传递函数为：

其中，E(s)为输入值R(s)和输出值C(s)的偏差值；KP为比例环节P的比例系数；KD为微分环节D的微分系数；KI为积分环节I的积分系数。

10.如权利要求9所述的适用于车身高度判断的PID滤波电路，其特征在于，所述比例-积分-微分PID调节还包括与所述微分环节D的前端相连的低通滤波器，使得所述微分环节D和所述低通滤波器构成不完全微分环节。

11.如权利要求8所述的适用于车身高度判断的PID滤波电路，其特征在于，所述比例-积分-微分PID调节包括：与所述积分环节 相连的比例-积分环节PI、以及位于所述负反馈处的微分先行环节D1，所述微分先行环节D1的输出信号中包括有被控参数及其变化速度值，将所述被控参数及其变化速度值作为测量值输入到所述比例-积分环节PI中；

所述微分先行环节D1的传递函数为：

G微分先行(s)＝K微分先行·s+1

其中，K微分先行为微分先行系数。

12.如权利要求10所述的适用于车身高度判断的PID滤波电路，其特征在于：所述比例-积分-微分PID调节还包括位于所述负反馈处的微分先行环节D1；

所述微分环节D和所述微分先行环节D1分别由微分系数KD和微分先行系数K微分先行来控制，且，所述微分环节D和所述微分先行环节D1不能同时使用，即，微分系数KD和微分先行系数K微分先行中的至少一个得取0，微分系数KD和微分先行系数K微分先行中的任一者取0值时，即表示屏蔽与所述微分系数KD对应的所述微分环节D或屏蔽与微分先行系数K微分先行对应的所述微分先行环节D1。

说明书

适用于车身高度判断的PID滤波方法和PID滤波电路

技术领域

[0001] 本发明属于汽车领域，特别是涉及一种适用于车身高度判断的PID滤波方法和PID滤波电路。

背景技术

[0002] 汽车作为便捷的运输工具，随着人们的生活水平提升，在我国已经逐步走入家庭。至2009年，我国的汽车全年产销量位居世界第一。

[0003] 车身高度是一个在汽车的多个控制器算法中常用的参数，它通常是由车身高度传感器来测量的。但是，由于在车辆行驶的实际过程中，可能受到多种类型的激振源干扰，使得车身高度传感器读取得到的车身高度信息无法用来准确有效地判断车身的实际姿态。

[0004] 这些激振源干扰主要有如下几个：

[0005] 路面不平度：路面不平度包括从局部路面损坏产生的凹坑到反映路面建设及维护实际精确度界限始终存在的随机的路面高度的变化。当然，即使是平整的高速公路上，也无法做到道路完全平整以至于不对车身高度产生影响。

[0006] 轮胎/车轮总成：总成中各个元件沿着或相对旋转轴质量的不均匀分布产生不平衡，因而同时产生径向和纵向的激振。

[0007] 传动系统激振：传动系统包括传动轴、驱动轴内的注减速齿轮和差速器以及连接到车轮的驱动轴，由于结构不对称、摆差、结构松动等种种原因会带来激振。

[0008] 发动机/变速器：发动机是车辆的主要动力来源，它旋转和传递扭矩到传动系统，使其可能成为车辆上激振来源。

[0009] 以上这些激振和其他的干扰因素互相作用互相叠加，导致使用车身高度传感器的实际数据无法得到实际的车身姿态。

[0010] 而车辆中主要关注的是车身姿态，造成车身姿态变化的原因主要有车载重量的变化，车辆刹车、加速，和上下坡等因素。这些变化相对周期比较长，例如刹车会导致车身前倾，然后回复，整个过程大概经过5s～10s。对车身高度曲线进行适当的滤波，找出契合其变化趋势的曲线，便可以接近、合理的呈现车身姿态。

[0011] 可见，对车身高度曲线的滤波是有其必要性，而良好的滤波效果，对涉及的控制器算法颇有裨益。

发明内容

[0012] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适用于车身高度判断的滤波技术，以解决车身高度传感器的实际采集到的车身高度信号振荡很大，无法准确描述出车身状态，很难被车辆控制器所直接使用等问题。

[0013] 为解决上述问题及其他问题，本发明在一方面提供一种适用于车身高度判断的PID滤波方法，包括：获得采集的车身高度信息；获取车辆的行驶信息，根据所述行驶信息来确定所述车辆的车辆状态；利用惯性环节及加载于所述惯性环节上的比例-积分-微分PID调节，接收采集的车身高度信息并对所述车身高度信息进行滤波后输出滤波结果；所述比例-积分-微分PID调节的控制系数是由所述车辆状态决定的。

[0014] 可选地，所述惯性环节为一阶惯性环节，其传递函数为： 等效于在一个积分环节 上加一负反馈。

[0015] 可选地，所述比例-积分-微分PID调节包括：比例环节P、积分环节I、以及微分环节D，其中，所述比例环节P由比例系数KP控制，所述积分环节I由积分系数KI控制，所述微分环节D由微分系数KD控制；加载有比例-积分-微分PID调节的惯性环节的传递函数为：其中，E(s)为输入值R(s)和输出值C(s)的偏
差值；KP为比例环节P的比例系数；KD为微分环节D的微分系数；KI为积分环节I的积分系数。

[0016] 可选地，所述比例-积分-微分PID调节中所述微分环节D为具有低通滤波效果的不完全微分环节。

[0017] 可选地，所述比例-积分-微分PID调节包括：比例-积分环节PI、以及加载于所述惯性环节的负反馈上的微分先行环节D1；所述微分先行环节D1的传递函数为：G微分先行(s)=K微分先行·s+1，其中，K微分先行为微分先行系数。

[0018] 可选地，所述比例-积分-微分PID调节还包括加载于所述惯性环节的负反馈上的微分先行环节D1；所述微分环节D和所述微分先行环节D1分别由微分系数KD和微分先行系数K微分先行来控制，且，所述微分环节D和所述微分先行环节D1不能同时使用，即，微分系数KD和微分先行系数K微分先行中的至少一个得取0，微分系数KD和微分先行系数K微分先行中的任一者取0值时，即表示屏蔽与所述微分系数KD对应的所述微分环节D或屏蔽与微分先行系数K微分先行对应的所述微分先行环节D1。

[0019] 可选地，获取车辆当前的行驶信息，根据所述行驶信息来确定所述车辆的车辆状态，包括：获取车辆行驶过程中的行驶信息，所述行驶信息包括但不限于：车速信号、刹车信号、以及油门信号；将获取的所述行驶信息输入一真值表中来获得与所述行驶信息对应的车辆状态，所述车辆状态包括但不限于：低速行驶、低速加速、低速减速、低速状态切换、高速行驶、高速加速、高速减速、以及高速状态切换。

[0020] 本发明在另一方面提供适用于车身高度判断的PID滤波电路，包括：惯性环节；加载在所述惯性环节上的比例-积分-微分PID调节，所述比例-积分-微分PID调节与所述惯性环节配合，用于接收采集的车身高度信息并对所述车身高度信息进行滤波后输出滤波结果；所述比例-积分-微分PID调节的控制系数是由车辆行驶信息所确定的车辆状态而决定的。

[0021] 可选地，所述惯性环节为一阶惯性环节，其传递函数为： 等效于在一个积分环节 上加一负反馈；所述惯性环节相当于将输入值R(s)和输出值C(s)的偏差值E(s)通过积分环节 作积分，即：

[0022] 可选地，所述比例-积分-微分PID调节与所述积分环节 相连，包括：相互并联的比例环节P、积分环节I、以及微分环节D，其中，所述比例环节P由比例系数KP控制，所述积分环节I由积分系数KI控制，所述微分环节D由微分系数KD控制；加载有比例-积分-微分PID调节的惯性环节的传递函数为： 其中，E(s)为输入值R(s)和输出值C(s)的偏差值；KP为比例环节P的比例系数；KD为微分环节D的微分系数；KI为积分环节I的积分系数。

[0023] 可选地，所述比例-积分-微分PID调节还包括与所述微分环节D的前端相连的低通滤波器，使得所述微分环节D和所述低通滤波器构成不完全微分环节。

[0024] 可选地，所述比例-积分-微分PID调节包括：与所述积分环节 相连的比例-积分环节PI、以及位于所述负反馈处的微分先行环节D1，所述微分先行环节D1的输出信号中包括有被控参数及其变化速度值，将所述被控参数及其变化速度值作为测量值输入到所述比例-积分环节PI中；所述微分先行环节D1的传递函数为：G微分先行(s)=K微分先行·s+1，其中，K微分先行为微分先行系数。

[0025] 可选地，所述比例-积分-微分PID调节还包括位于所述负反馈处的微分先行环节D1；所述微分环节D和所述微分先行环节D1分别由微分系数KD和微分先行系数K微分先行来控制，且，所述微分环节D和所述微分先行环节D1不能同时使用，即，微分系数KD和微分先行系数K微分先行中的至少一个得取0，微分系数KD和微分先行系数K微分先行中的任一者取0值时，即表示屏蔽与所述微分系数KD对应的所述微分环节D或屏蔽与微分先行系数K微分先行对应的所述微分先行环节D1。

[0026] 可选地，所述行驶信息包括但不限于：车速、刹车、以及油门，由所述行驶信息所确定的车辆状态包括但不限于：低速加速、高速加速、高速刹车、低速刹车、高速行驶、低速行驶、低速状态切换、以及高速状态切换。

[0027] 本发明所提供的适用于车身高度判断的PID滤波方法和PID滤波电路，利用惯性环节及加载于所述惯性环节上的比例-积分-微分PID调节，可对接收采集的车身高度信息进行滤波处理并输出滤波结果，在实际应用中，可根据车辆行驶状况，灵活选择控制环境，改变PID调节中的各个控制系数，从而大大改善了原来一阶惯性系统的滤波效果，无论从动态性和抗干扰性都有很大优势。

附图说明

[0028] 图1为本发明PID滤波方法的流程示意图。

[0029] 图2为图1中步骤S103的进一步流程示意图。

[0030] 图3为本发明PID滤波电路的系统框图。

[0031] 图4为图3中惯性环节的系统框图。

[0032] 图5为图3中PID环节内部框图。

[0033] 图6为采用不完全微分环节的PID环节内部框图。

[0034] 图7为采用微分先行环节的系统框图。

[0035] 图8为集合不完全微分环节和微分先行环节的PID环节的系统框图。

[0036] 图9为阶段加速-前传感器高度采样曲线。

[0037] 图10为阶段加速-速度曲线。

[0038] 图11为阶段加速-油门曲线。

[0039] 图12为阶段加速-滤波效果图。

具体实施方式

[0040] 本发明的发明人发现：在现有技术中，车身高度传感器的实际采集到的车身高度信号振荡很大，无法准确描述出车身状态，很难被车辆控制器所直接使用，而通过简单的惯性环节进行滤波的效果不佳。

[0041] 因此，本发明的发明人对现有技术进行了改进，提供一种适用于车身高度判断的PID滤波方法和PID滤波电路，可根据车辆行驶状况，灵活选择控制环境，改变PID调节中的各个控制系数，从而可对采集的车身高度信息进行滤波，从而大大改善了原来一阶惯性系统的滤波效果，可被车辆控制器所直接使用。

[0042] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

[0043] 需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

[0044] 本发明提供了一种适用于车身高度判断的PID滤波方法。图1即显示了所述PID滤波方法的流程示意图。在实际应用中，本发明的PID滤波方法用于对采集的车身高度信息进行滤波，从而改善车身高度信息的滤波效果，使得高度传感器读取得高度信息能准确有效地判断车身的实际姿态。

[0045] 如图1所示，所述PID滤波方法包括：

[0046] 步骤S101，获得采集的车身高度信息。在本实施例中，所述车身高度信息是由配置在车辆前后轮的前后高度传感器（但并不以此为限，配置在车辆上的位置及数量仍可有其他变化）所采集的。

[0047] 步骤S103，利用惯性环节及加载于所述惯性环节上的比例-积分-微分PID调节，对接收采集的车身高度信息进行滤波后输出滤波结果。在本实施例中，所述比例-积分-微分PID调节的控制系数是由车辆行驶信息所确定的车辆状态而决定的。如图2所示，步骤S103更进一步包括：S103a、获取车辆当前的行驶信息；S103b、根据所获取的所述行驶信息，确定所述车辆的车辆状态；在本实施例中，所述行驶信息包括但不限于：车速信号、刹车信号、以及油门信号，由所述行驶信息所确定的车辆状态包括但不限于：低速行驶、低速加速、低速减速、低速状态切换、高速行驶、高速加速、高速减速、以及高速状态切换；S103c、根据所确定的所述车辆状态，选用所述比例-积分-微分PID调节中的各个控制系数。

[0048] 针对上述的惯性环节，所述惯性环节为一阶惯性环节，其传递函数为：等效于在一个积分环节 上加一负反馈。

[0049] 针对加载于所述惯性环节上的比例-积分-微分PID调节，所述比例-积分-微分PID调节中的控制参数可包括但不限于：比例系数KP、积分系数KI、微分系数KD、以及微分先行系数K微分先行。根据不同的车辆状态，选取各个所述控制系数的选取，从而可对车身高度信息实现良好的滤波效果。比例系数KP，可以针对偏差直接进行控制，一旦输入值发生变化，就能是滤波值向输入值靠拢，使偏差值变小，偏差减小的速度取决于KP的大小，但KP过大的话，在输入震荡强烈的情况下，滤波值也跟着振荡。比例系数KP适用于大多数情况下，大小根据需要有所不同。在车身变化幅度比较大（如低速下加速），虽然其变化幅度大，但振荡现象比较弱，增大KP可以有效改善滤波动态性。积分系数KI，可以让输入值和滤波值之间的偏差积累，并施加指向输入值的作用力，这种调整缓慢、稳定，可以消除比例控制所没办法消除的静差。但积分控制会有一定的惯性，会造成滤波值超调，大小选用需依据实际情况。为避免超调作用，实施方案中采用边界清零的操作。一旦偏差值和积分值作用方向相反（符号相反），代表积分效果达到，为避免过冲，将其清0（可根据实际情况来选择是否进行上述操作）。微分系数KD，可以让滤波值更快的靠近输入值，有一定提前预判性。微分先行系数K微分先行，微分先行控制只对反馈量进行微分，而对输入值不作微分，这种先行微分控制适用于输入值频繁升降的场合。微分先行对信号的输出有一个平滑的作用，但也会相对减慢系统的响应速度。微分先行适合在车身无大幅度变动且存在小幅频繁振动，如低速和高速匀速行驶的情况，对滤波值有平滑的作用。

[0050] 在一个实施例中，所述比例-积分-微分PID调节包括：比例环节P、积分环节I、以及微分环节D，其中，所述比例环节P由比例系数KP控制，所述积分环节I由积分系数KI控制，所述微分环节D由微分系数KD控制；加载有比例-积分-微分PID调节的惯性环节的传递函数为： 其中，E(s)为输入值R(s)和输出值C(s)的偏差值；KP为比例环节P的比例系数；KD为微分环节D的微分系数；KI为积分环节I的积分系数。

[0051] 进一步地，所述比例-积分-微分PID调节中所述微分环节D为具有低通滤波效果的不完全微分环节。所述不完全微分环节D由微分系数KD控制，通过增加低通滤波效果，可以有效减小振荡的影响，可提高高频干扰的抑制效果，而，不完全微分的作用是在避免高频干扰的前提下增加了系统的动态性能，使其响应更快，从而可适用于车身姿态有较大变化的情况（比如：刹车、加速）。

[0052] 在另一实施例中，所述比例-积分-微分PID调节包括：比例-积分环节PI、以及加载于所述惯性环节的负反馈上的微分先行环节D1；所述微分先行环节D1的传递函数为：G微分先行(s)=K微分先行·s+1，其中，K微分先行为微分先行系数。在这里，是将微分作用提前，即包含了一个先行的微分环节，微分先行的作用是在输出仍有极大波动的情况下，对其进行平滑，适用于在均值变化不大，扰动却非常显著的情况下，可适用于车身姿态变化较小、激振影响却很大的情况。

[0053] 在又一实施例中，所述比例-积分-微分PID调节包括：比例环节P、积分环节I、具有低通滤波效果的不完全微分环节D、以及微分先行环节D1，其中，所述比例环节P由比例系数KP控制，所述积分环节I由积分系数KI控制，所述不完全微分环节D由微分系数KD控制，所述微分先行环节D1由微分先行系数K微分先行控制，需特别说明的是，在本发明中，所述微分环节D和所述微分先行环节D1不能同时使用，即：由于使用情况不同，两者只取其一。

[0054] 由上可知，本发明所述的适用于车身高度判断的PID滤波方法，根据车辆行驶状况，灵活选择控制环境，改变控制系数，同时结合了不完全微分环节、微分先行环节对PID调节进行改良，从而改善滤波效果。

[0055] 请参阅图3，显示了本发明所提供的一种适用于车身高度判断的PID滤波电路的系统框图。在实际应用中，本发明的PID滤波电路用于对采集的车身高度信息进行滤波，从而改善车身高度信息的滤波效果，使得高度传感器读取得高度信息能准确有效地判断车身的实际姿态。另外，所述车身高度信息是由配置在车辆前后轮的前后高度传感器（但并不以此为限，配置在车辆上的位置及数量仍可有其他变化）所采集的。

[0056] 如图3所示，本发明的PID滤波电路包括：惯性环节；加载在所述惯性环节上的比例-积分-微分PID调节，所述比例-积分-微分PID调节的控制系数是由车辆行驶信息所确定的车辆状态而决定的。所述行驶信息包括但不限于：车速、刹车、以及油门，由所述行驶信息所确定的车辆状态包括但不限于：低速加速、高速加速、高速刹车、低速刹车、高速行驶、低速行驶、低速状态切换、以及高速状态切换。在实际应用中，根据不同的车辆状态而自适应地调节所述比例-积分-微分PID调节的控制系数。

[0057] 另请参阅图4，其显示了图3中惯性环节的系统框图。如图4所示，惯性环节为一阶惯性环节，可对前后车身高度传感器采到车身高度曲线进行滤波，所述惯性环节的传递函数为： 等效于在一个积分环节 上加一负反馈。所述惯性环节相当于将输入值R(s)和输出值C(s)的偏差值E(s)通过积分环节 作积分，即： 偏差值E
(s)以积分的形式来改变输出值C(s)，让输出值C(s)逼近输入值R(s)。可见，所述惯性环节可以滤掉一些高频信号，但离控制目标还有很大的差距。

[0058] 请继续参阅图5，其显示了图3中比例-积分-微分PID调节的内部框图。本发明即是在原有的惯性环节中创造性地加入有比例-积分-微分PID调节。结合图3和图5，所述比例-积分-微分PID调节与所述积分环节 相连，包括：相互并联的比例环节P、积分环节I、以及微分环节D，其中，所述比例环节P由比例系数KP控制，所述积分环节I由积分系数KI控制，所述微分环节D由微分系数KD控制。这样，在图3中，本发明在原有的惯性环节中加入有比例-积分-微分PID调节的目的即在于以PID调节来控制偏差量E(s)，使得输出值C(s)按照实际要求来逼近输入值R(s)，以达到符合要求的滤波效果。具体地，加带有比例-积分-微分PID调节的惯性环节的传递函数为： 其中，其中，C（s）为系统输出值，R（s）为系统输入值，E（s）为输入值和输出值的偏差值；KP为比例环节P的比例系数；KD为微分环节D的微分系数；KI为积分环节I的积分系数。比例系数KP，可以针对偏差直接进行控制，一旦输入值发生变化，就能是滤波值向输入值靠拢，使偏差值变小，偏差减小的速度取决于KP的大小，但KP过大的话，在输入震荡强烈的情况下，滤波值也跟着振荡。比例系数KP适用于大多数情况下，大小根据需要有所不同。在车身变化幅度比较大（如低速下加速），虽然其变化幅度大，但振荡现象比较弱，增大KP可以有效改善滤波动态性。积分系数KI，可以让输入值和滤波值之间的偏差积累，并施加指向输入值的作用力，这种调整缓慢、稳定，可以消除比例控制所没办法消除的静差。但积分控制会有一定的惯性，会造成滤波值超调，大小选用需依据实际情况。为避免超调作用，实施方案中采用边界清零的操作。一旦偏差值和积分值作用方向相反（符号相反），代表积分效果达到，为避免过冲，将其清0（可根据实际情况来选择是否进行上述操作）。微分系数KD，可以让滤波值更快的靠近输入值，有一定提前预判性。

[0059] 另外，由于车身高度信息受到激振源影响，受到很多高频干扰，比例-积分-微分PID调节中的微分环节D虽然改善了系统的动态特性，但对干扰特别敏感，有时反而会降低控制效果。有鉴于此，进一步地，提出了一种改进结构，具体请参阅图6，相对于图5中的比例-积分-微分PID调节，在图6中，所述比例-积分-微分PID调节还包括与所述微分环节D的相连的前置低通滤波器（即在所述微分环节D的前端加带有低通滤波器），低通滤波器的选择可根据实际情况来选用。由此，使得所述低通滤波器和所述微分环节D构成不完全微分环节，所述不完全微分环节D由微分系数KD控制，通过加带的低通滤波器，可提高高频干扰的抑制效果，而，不完全微分的作用是在避免高频干扰的前提下增加了系统的动态性能，使其响应更快。所述改进方案适用于车身姿态有较大变化的情况（比如：刹车、加速）。

[0060] 再有，在车身姿态变化不大但激振源干扰强烈的情况下，可采用如图7所示的加入微分先行环节的控制方式。在所述微分先行环节的控制方式中，是将微分作用提前，即包含了一个先行的微分环节。所述比例-积分-微分PID调节包括：与所述积分环节 相连的比例-积分环节PI、以及位于负反馈处的微分先行环节D1，所述微分先行环节D1的输出信号中包括有被控参数及其变化速度值，用于将所述被控参数及其变化速度值作为测量值输入到所述比例-积分环节PI中，可使系统克服超调的作用加强，从而补偿过程滞后达到改善系统控制品质的目的。所述微分先行环节D1的传递函数为：G微分先行(s)=K微分先行·s+1，其中，K微分先行为微分先行系数。由上可见，微分先行系数K微分先行，微分先行控制只对反馈量进行微分，而对输入值不作微分，这种先行微分控制适用于输入值频繁升降的场合。微分先行的作用是在输出仍有极大波动的情况下，对其进行平滑，适用于在均值变化不大，扰动却非常显著的情况下。此改进方案适用于车身姿态变化较小，激振影响却很大的情况。

[0061] 由上可知，图6所示的不完全微分环节和图7所示的微分先行环节均是图5中PID调节的一些变化例，其中，图6所示的不完全微分环节可适用于车身姿态有较大变化的情况（比如：刹车、加速），图7所示的微分先行环节可适用于车身姿态变化较小、激振影响却很大的情况。因此，特别地，在另一实施例中，发明人创造性地将图6所示的不完全微分环节和图7所示的微分先行环节集成在一个控制系统中，具体可参阅图8。如图8所示，与所述积分环节 相连有PID调节，所述比例-积分-微分PID调节包括：相互并联的比例环节P、积分环节I、以及微分环节D，且，在所述微分环节D的前端还配置有一低通滤波器，其中，所述比例环节P由比例系数KP控制，所述积分环节I由积分系数KI控制，所述微分环节D由微分系数KD控制。再有，在所述惯性环节配置有微分先行环节D1，所述微分先行环节D1有微分先行系数K微分先行控制。在图8中，不完全微分环节和微分先行环节集成在一个控制系统中，所述微分环节D和所述微分先行环节D1分别由微分系数KD和微分先行系数K微分先行来控制。需特别说明的是，在本发明中，所述微分环节D和所述微分先行环节D1不能同时使用，即：由于使用情况不同，两者只取其一。具体地：比例系数KP、积分系数KI、微分系数KD和微分先行系数K微分先行的取值大于等于0，任一控制系数取0即表示屏蔽该控制系数所对应的环节，其中，微分系数KD和微分先行系数K微分先行中的至少一个得取0，微分系数KD和微分先行系数K微分先行中的任一者取0值时，即表示屏蔽与所述微分系数KD对应的所述微分环节D或屏蔽与微分先行系数K微分先行对应的所述微分先行环节D1。

[0062] 本发明所提供的适用于车身高度判断的PID滤波电路，包括：惯性环节和加载在所述惯性环节上的比例-积分-微分PID调节。在实际应用中，可根据车辆行驶状况，灵活选择控制环境，改变PID调节中的各个控制系数，从而大大改善了原来一阶惯性系统的滤波效果。

[0063] 以下就以具体实例来说明本发明适用于车身高度判断的PID滤波方法和PID滤波电路。在以下具体实例中，我们实验所应用的车型为：君越2010，各个控制系数的设定如下：比例系数KP范围：0～4；积分系数KI范围：0～4；（不完全）微分系数KD范围：0～3；微分先行系数K微分先行范围：0～2。

[0064] 各个所述控制系数的取值范围如下表所示：

[0065]  低值 中值 高值
KP(k) 0.1～1 1.5～2.5 2.8～4
KI(k) 0.1～0.8 1～2 2.5～4
KD(k) 0.1～0.8 1.2～1.6 2～3
K微分先行(k) 0.1～0.3 0.4～0.7 1～2

[0066] 以下将针对各个不同的车辆状况，对本发明的PID滤波方法进行详细描述。

[0067] 1、低速状态

[0068] 所述低速状态指的是车辆以较低速行驶，未有油门和刹车信号使能。在低速行驶时，车身基本没有大的前倾和后仰，根据路面和车型不同会有不同程度的震荡，此时滤波主要关注的是去除激振的影响。所以，采用本发明的PID滤波电路进行滤波时，比例系数KP取较小值，积分系数KI取中等值，可采用如图7所示的加入微分先行环节的控制方式，微分先行系数K微分先行取较大值（或者，在如图8所示的PID滤波电路中，微分系数KD取0值，表示屏蔽，微分先行系数K微分先行取较大值）。

[0069] 2、低速状态切换

[0070] 所述低速状态切换指的是车辆在低速时发生油门或刹车信号使能状态变化（0置为1或1置为0）的情况，切换状态会持续1s。这时车身姿态会有较大变化，但考虑到超低速刹车对车身姿态影响不大，微分系数KD会导致刹车曲线有所超调，所以，在如图8所示的PID滤波电路中：比例系数KP取较大值，积分系数KI取0值，微分系数KD和微分先行系数K微分先行取0值，表示屏蔽。

[0071] 3、低速加速状态

[0072] 所述低速加速状态指的是车辆在低速时油门使能保持加速的情况，一般会在低速状态切换之后。低速加速时，通常能提供较大加速度，车身会急速后仰，曲线较为平滑。这时的滤波要求动态性能较好，所以，在如图6所示的PID滤波电路中：比例系数KP、积分系数KI取较大值；采用不完全微分环节的控制方式，微分系数KD取较大值；微分先行系数K微分先行取0值，表示屏蔽。

[0073] 4、高速加速状态

[0074] 所述高速加速状态指的是高速时油门使能的状态，高速加速时，按照功率公式，不能提供很大加速度，车身后仰不明显，曲线有微幅的震荡。这时的滤波需中等的动态性能和中等的滤波性能。所以，在如图8所示的PID滤波电路中：比例系数KP取中等值，积分系数KI取较大值；采用微分先行环节的控制方式，微分先行系数K微分先行取中等值，微分系数KD取0值，表示屏蔽。

[0075] 5、高速时状态切换

[0076] 所述高速时状态切换指的是在高速时油门或刹车使能状况发生改变，通常会引起较大的车身姿态变化，设定在状态切换后某一段时间内，动态性能提高，使偏移量不至于太大。所以，在如图8所示的PID滤波电路中：比例系数KP取较大值，积分系数KI取较大值；采用不完全微分环节的控制方式，微分系数KD取较大值；微分先行系数K微分先行取0值，表示屏蔽。

[0077] 6、高速状态

[0078] 所述高速状态指的是车辆以较低速行驶，未有油门和刹车信号使能。高速行驶时，车身基本没有大的前倾和后仰，根据路面和车型不同会有不同程度的震荡，此时滤波主要关注的是去除激振的影响。所以，在如图8所示的PID滤波电路中：比例系数KP取中等值；积分系数KI取较小值；采用微分先行环节的控制方式，微分先行系数K微分先行取中等值，微分系数KD取0值，表示屏蔽。

[0079] 7、高速减速状态

[0080] 所述高速减速状态指的是在高速段刹车的过程，车身会强烈前倾，曲线变化较迅速，有微幅的震荡。这时的滤波需要较好的动态性能。所以比例系数KP取较大值，积分系数KI取较小值；采用不完全微分环节的控制方式，微分系数KD取较大值，微分先行系数K微分先行取0值，表示屏蔽。

[0081] 8、低速减速状态

[0082] 所述低速减速状态指的是在低速段刹车的过程，车辆会有前倾，考虑到刹车以及到末尾阶段，车身将回复到静态位置，而积分系数可能导致最后的超调。所以比例系数KP取较大，积分系数KI取0值；采用微分先行环节的控制方式，微分先行系数K微分先行取较小值，微分系数KD取0值，表示屏蔽。

[0083] 请参阅图9至图12，根据速度曲线和油门曲线，可以判断在阶段加速的过程中，车辆经历了1—>2—>3—>4—>5—>6—>5—>4—>5—>6的状态切换，进而PID的各个控制系数也随之动态切换，以保证良好的滤波效果。如图12所示，滤波效果较好，动态性和抗干扰性都得到了保证，滤波后的波形能较好的呈现车辆的车身状态。当然，根据车型的不同，以上策略可以作一些调整，以达到更好的滤波效果。

[0084] 综上所述，本发明所提供的适用于车身高度判断的PID滤波方法和PID滤波电路，利用惯性环节及加载于所述惯性环节上的比例-积分-微分PID调节，可对接收采集的车身高度信息进行滤波处理并输出滤波结果，在实际应用中，可根据车辆行驶状况，灵活选择控制环境，改变PID调节中的各个控制系数，从而大大改善了原来一阶惯性系统的滤波效果，无论从动态性和抗干扰性都有很大优势。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。