Wenn ich die Frage richtig verstehe, ist eine bestimmte Sprungantwort gesucht.

Ohne es jetzt zu simulieren oder tiefer zu analysieren würde ich sagen, dass eine solche Funktion weiterhin ein Tiefpass ist, nur mit höherer Ordnung. Grundsätzlich lassen sich diese auch mit OPVs aufbauen. Allerdings kann es etwas mühselig werden mit analogen Bauteilen die richtige Form zu finden.

Ich würde daher eher einen Mikrocontroller vorschlagen, mit dem kann man dann auch gleich das Verhalten aufzeichnen und es in Ruhe untersuchen. (Ohne mit einem Oszi hinter einem fahrenden Ding her zu laufen.)

PS.: Eventuell ist das Problem aber garnicht der Filter in der Schleife, sondern der Sensor selbst. Verändert dieser sein Verhalten von irgendwelchen äußeren Einflüssen zu stark wird es einfach sehr schwierig sein einen passenden Regler auszulegen (oder dessen Ergebniss insgesamt nur unbefriedigen sein). (Sättigung, Linearität, Störeinfluss)