比例積分微分控制，簡稱PID控制，其中P表示比例、I表示積分、D表示微分。PID控制算法是最早發展起來的控制策略之一，由於其算法簡單、魯棒性好和可靠性高，被廣泛應用於工業過程控制。而且也衍生出多種相關的控制算法：P控制、PI控制、PD控制、增量式PID控制、模糊PID控制等。雖然這些算法各不相同，但都是基於最基本的PID控制算法爲原型的。
下圖爲PID控制的示意圖
其中r(t)爲被控對象狀態的期望值，y(t)爲被控對象狀態的實際值，e(t)爲被控對象期望值與實際值之間的偏差，偏差輸入給P、I、D三個控制器。
下面我們來分析一下P、I、D三個控制的具體作用。
1、P控制
P控制按偏差e(t)的比例關係對被控對象進行控制，偏差一旦產生，控制器立即產生控制作用，以減小偏差。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差。
P參數越大，比例作用越強，動態響應越快，消除誤差的能力越強。但實際系統是有慣性的，控制輸出變化後，實際y(t)值變化還需等待一段時間纔會緩慢變化。由於實際系統是有慣性的，比例作用不宜太強，比例作用太強會引起系統振盪不穩定。P參數的大小應在以上定量計算的基礎上根據系統響應情況，進行調試決定，通常將P參數由大向小調，以能達到最快響應又無超調爲最佳參數。
P控制比較容易理解，舉一個簡單的控制，比如一個電控水溫加熱系統，期望水溫爲80度。如果當前實際水溫小於80度，比如是60度，則偏差e(t)=20，則P控制用20乘以
2、I控制
I控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關係。I控制主要用於消除靜態誤差。比例作用的輸出與誤差的大小成正比，誤差越大，輸出越大，誤差越小，輸出越小，誤差爲零，輸出爲零。由於沒有誤差時輸出爲零，因此比例調節不可能完全消除誤差。必定會存在一個穩定的誤差，以維持一個穩定的輸出。這個控制誤差稱爲靜態誤差，加強比例作用只能減少靜態誤差，但不能消除靜態誤差。
爲了消除靜態誤差，引入積分控制，積分作用可以消除靜差，以使被控對象的狀態y(t)值最後與給定值一致。
積分作用消除靜態誤差的原理是，只要有誤差存在，就對誤差進行積分，使輸出繼續增大或減小，一直到誤差爲零，積分停止，輸出不再變化，y(t)值等於u(t)值，達到無差調節的效果。
但由於實際系統是有慣性的，控制量變化後，y(t)值不會馬上變化，須等待一段時間才緩慢變化，因此積分的快慢必須與實際系統的慣性相匹配，慣性大、積分作用就應該弱，積分時間就應該大些。如果積分作用太強，積分輸出變化過快，就會引起積分過度的現象，產生積分超調和振盪。
依然用上面的例子進行說明I控制的作用。如果在調節過程中，水溫維持在79度，一直無法達到80度，此時，如果只有P控制，則控制量爲
3、D控制
上面已經分析過，不論比例調節作用，還是積分調節作用都是建立在產生誤差後才進行調節以消除誤差，都是事後調節，因此這種調節對穩態來說是無差的，對動態來說肯定是有差的，因爲對於負載變化或給定值變化所產生的擾動，必須等待產生誤差以後，然後再來慢慢調節予以消除。
但一般的控制系統，不僅對穩定控制有要求，而且對動態指標也有要求，通常都要求負載變化或給定調整等引起擾動後，恢復到穩態的速度要快，因此光有比例和積分調節作用還不能完全滿足要求，必須引入微分作用。比例作用和積分作用是事後調節，而微分作用則是事前預防控制，即一發現y(t)有變大或變小的趨勢，馬上就輸出一個阻止其變化的控制信號，以防止出現過沖或超調等。
D越大，微分作用越強，D越小，微分作用越弱。系統調試時通常把D從小往大調，具體參數由試驗決定。
依然以上面水溫的控制爲例，如果在加大功率給水加熱，水溫逐漸上升，每個控制週期增加1度，如果沒有D控制，則溫度達到80度後，必然會出現超調，然後誤差爲負後，減小加熱功率。如果加入了D控制，則會在上面控制量的基礎上加入D環節
由於PID控制應用已經很廣泛，前人的經驗也有很多可以作爲參考，當然也有人總結了很多實用的調試方法。下面奉上幾段順口溜來形象說明PID控制，當然這些順口溜是在網上抄襲的。
比例作用順口溜
比例州節器，像個放大器；
一個偏差來，放大送出去；
放大是多少，旋鈕看仔細；
比例度旋大，放大倍數低。
積分作用順口溜
重定調節器，累積有本領；
只要偏差在，累積不停止；
累積快與慢，旋鈕看仔細；
積分時間長，累積速度低。
微分作用順口溜
說起微分器，一點不神祕；
階躍輸入來，輸出跳上去；
下降快與慢，旋鈕看仔細；
微分時間長，下降就慢些。
下面再奉上一段PID參數調節經驗的順口溜。
參數整定找最佳，從小到大順序查，
先是比例後積分，最後再把微分加，
曲線振盪很頻繁，比例度盤要放大，
曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳，
曲線偏離回覆慢，積分時間往下降，
曲線波動週期長，積分時間再加長，
曲線振盪頻率快，先把微分降下來，
動差大來波動慢，微分時間應加長，
理想曲線兩個波，前高後低4比1，
一看二調多分析，調節質量不會低。