directa responde con variación de velocidad de salida constante ante entrada constante, es decir,que efectúa una doble integración de la señal de entrada. Matemáticamente esto se traduce en queexiste un factor s 2 en el denominador de la función de transferencia G(s). Así, al hallar el erroren régimen permanente mediante la expresión ya conocida resulta:1 1Error ante escalon: e rpp = = = 01 + K p 1 +∞1 1Error ante rampa: e rpv = = = 0K ∞Un ejemplo de sistema tipo 2 tendría como FDT de cadena directa la siguiente, en la quese identifica claramente el factor s 2 en el denominador que caracteriza a los sistemas de tipo 2:KG( s)=s2 1 + ⋅v( s T)A modo de resumen y extracto de conclusiones, se presentan en el siguiente cuadro lasconstantes de error y errores en régimen permanente de los diferentes tipos de sistemas y entradasa los mismos.Tipo de sistema Entrada Kp K v e rp0 Escalón K p - 1/(1+K p )Rampa - 0 1 Escalón - 0Rampa - K v 1/K v2 Escalón - 0Rampa - 06.4.2.- ANÁLISIS TEMPORAL EN RÉGIMEN TRANSITORIOHasta este punto, se ha visto que cuando un sistema de control responde a determinadasvariaciones de la señal de entrada, tarda un cierto tiempo en estabilizar su salida a una distanciade la entrada, que se ha denominado error en régimen permanente (e rp ). Cuando el error es finito,la distancia entre las señales de entrada y salida es constante (figura 6.24a), mientras que cuandoel error es infinito, esa distancia aumenta con el tiempo (figura 6.24b).Se considera que la respuesta temporal de los sistemas c(t), tiene dos partes: la parte derégimen transitorio o dinámico, c rt (t) y la parte de régimen permanente o estático, c rp (t). Elconjunto de ambas formarán la respuesta total del sistema; c(t)=c rt (t)+c rp (t). Con esto, resultaobvio decir que toda la parte de la respuesta que no pertenece al régimen permanente constituyeel régimen transitorio. El límite puede establecerse de forma rigurosa considerando que elrégimen permanente sólo se alcanza cuando el tiempo tiende a infinito (matemáticamente) o, deINTRODUCCIÓN A LA TEORÍA DE CONTROL 6.22
forma más operativa, cuando la respuesta entra definitivamente dentro de una banda del ±5% delvalor final, una vez transcurrido el llamado tiempo de establecimiento (prácticamente).Como ya se ha mencionado, el cálculo de la función de salida, c(t), suele hacerse a travésde la transformada inversa de Laplace de la función C(s), donde C(s)=R(s)#M(s) y R(s) es latransformada de la señal de entrada r(t). La obtención de la transformada inversa de Laplace pasapor la descomposición en fracciones simples de la expresión de C(s) para expresarla como sumade transformadas inversas sencillas. Esta descomposición y, por consiguiente, la forma de c(t)dependerá fuertemente del denominador de C(s), más concretamente, de los valores de s que loanulan, pues de ellos se obtienen los denominadores de las fracciones simples. Si sólo se tienenen cuenta entradas de prueba (escalón y rampa) cuyas transformadas R(s) son perfectamenteconocidas, el problema se limita a resolver la ecuación siguiente, conocida como ecuacióncaracterística del sistema:1+ F ( s) ⋅G( s) ⋅ H ( s)= 0que representa al denominador de la FDT del sistema (M(s)), según se vio en el punto 6.3.1.1.Del valor de las raíces de esa ecuación dependerá que el sistema sea estable o no, quepresente oscilaciones durante el transitorio, que tenga un tiempo de establecimiento mayor omenor, etc. Para los sistemas de control lineales más comunes, se tienen FDT de la formacociente de polinomios en s, que ante entradas de prueba como las vistas responden con unaexpresión general como la siguiente:N∑( ω φ )ic( t) = A e ⋅ cos t +i = 1i−αtiidonde:-. i es la parte real de la solución i de la ecuación.& i es la parte imaginaria de la solución i de la ecuación.A i y 3 i son constantes.En la anterior expresión general conviene tener en cuenta que cualquiera de losparámetros indicados puede tener valor nulo, con lo que pueden aparecer sumandos completoso escalones (constantes), exponenciales sobreamortiguadas (sin el término cosenoidal),oscilaciones mantenidas, etc. En general, cuanto mayor es parte imaginaria de las raíces (& i ) dela ecuación característica, más rápida es la oscilación que aparece y cuanto más negativa en suparte real (-. i ), menos tarda en desaparecer su influencia en la expresión (si fuera positiva, elsistema sería inestable). Por este último motivo, los sistemas con polinomio característico deorden superior al segundo (con -. i muy negativo a partir de -. 3 ) suelen aproximarse a los de ordendos, despreciando las raíces con parte real más negativa. Así, se aprovecha todo el conocimientodisponible acerca de los sistemas de primer y segundo orden.Los parámetros utilizados para caracterizar la respuesta temporal transitoria de un sistemade control son los mostrados en la figura 6.26.INTRODUCCIÓN A LA TEORÍA DE CONTROL 6.23