比例积分微分控制，简称PID控制，其中P表示比例、I表示积分、D表示微分。PID控制算法是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制。而且也衍生出多种相关的控制算法：P控制、PI控制、PD控制、增量式PID控制、模糊PID控制等。虽然这些算法各不相同，但都是基于最基本的PID控制算法为原型的。
下图为PID控制的示意图
其中r(t)为被控对象状态的期望值，y(t)为被控对象状态的实际值，e(t)为被控对象期望值与实际值之间的偏差，偏差输入给P、I、D三个控制器。
下面我们来分析一下P、I、D三个控制的具体作用。
1、P控制
P控制按偏差e(t)的比例关系对被控对象进行控制，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减小偏差。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。
P参数越大，比例作用越强，动态响应越快，消除误差的能力越强。但实际系统是有惯性的，控制输出变化后，实际y(t)值变化还需等待一段时间才会缓慢变化。由于实际系统是有惯性的，比例作用不宜太强，比例作用太强会引起系统振荡不稳定。P参数的大小应在以上定量计算的基础上根据系统响应情况，进行调试决定，通常将P参数由大向小调，以能达到最快响应又无超调为最佳参数。
P控制比较容易理解，举一个简单的控制，比如一个电控水温加热系统，期望水温为80度。如果当前实际水温小于80度，比如是60度，则偏差e(t)=20，则P控制用20乘以
2、I控制
I控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。I控制主要用于消除静态误差。比例作用的输出与误差的大小成正比，误差越大，输出越大，误差越小，输出越小，误差为零，输出为零。由于没有误差时输出为零，因此比例调节不可能完全消除误差。必定会存在一个稳定的误差，以维持一个稳定的输出。这个控制误差称为静态误差，加强比例作用只能减少静态误差，但不能消除静态误差。
为了消除静态误差，引入积分控制，积分作用可以消除静差，以使被控对象的状态y(t)值最后与给定值一致。
积分作用消除静态误差的原理是，只要有误差存在，就对误差进行积分，使输出继续增大或减小，一直到误差为零，积分停止，输出不再变化，y(t)值等于u(t)值，达到无差调节的效果。
但由于实际系统是有惯性的，控制量变化后，y(t)值不会马上变化，须等待一段时间才缓慢变化，因此积分的快慢必须与实际系统的惯性相匹配，惯性大、积分作用就应该弱，积分时间就应该大些。如果积分作用太强，积分输出变化过快，就会引起积分过度的现象，产生积分超调和振荡。
依然用上面的例子进行说明I控制的作用。如果在调节过程中，水温维持在79度，一直无法达到80度，此时，如果只有P控制，则控制量为
3、D控制
上面已经分析过，不论比例调节作用，还是积分调节作用都是建立在产生误差后才进行调节以消除误差，都是事后调节，因此这种调节对稳态来说是无差的，对动态来说肯定是有差的，因为对于负载变化或给定值变化所产生的扰动，必须等待产生误差以后，然后再来慢慢调节予以消除。
但一般的控制系统，不仅对稳定控制有要求，而且对动态指标也有要求，通常都要求负载变化或给定调整等引起扰动后，恢复到稳态的速度要快，因此光有比例和积分调节作用还不能完全满足要求，必须引入微分作用。比例作用和积分作用是事后调节，而微分作用则是事前预防控制，即一发现y(t)有变大或变小的趋势，马上就输出一个阻止其变化的控制信号，以防止出现过冲或超调等。
D越大，微分作用越强，D越小，微分作用越弱。系统调试时通常把D从小往大调，具体参数由试验决定。
依然以上面水温的控制为例，如果在加大功率给水加热，水温逐渐上升，每个控制周期增加1度，如果没有D控制，则温度达到80度后，必然会出现超调，然后误差为负后，减小加热功率。如果加入了D控制，则会在上面控制量的基础上加入D环节
由于PID控制应用已经很广泛，前人的经验也有很多可以作为参考，当然也有人总结了很多实用的调试方法。下面奉上几段顺口溜来形象说明PID控制，当然这些顺口溜是在网上抄袭的。
比例作用顺口溜
比例州节器，像个放大器；
一个偏差来，放大送出去；
放大是多少，旋钮看仔细；
比例度旋大，放大倍数低。
积分作用顺口溜
重定调节器，累积有本领；
只要偏差在，累积不停止；
累积快与慢，旋钮看仔细；
积分时间长，累积速度低。
微分作用顺口溜
说起微分器，一点不神秘；
阶跃输入来，输出跳上去；
下降快与慢，旋钮看仔细；
微分时间长，下降就慢些。
下面再奉上一段PID参数调节经验的顺口溜。
参数整定找最佳，从小到大顺序查，
先是比例后积分，最后再把微分加，
曲线振荡很频繁，比例度盘要放大，
曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳，
曲线偏离回复慢，积分时间往下降，
曲线波动周期长，积分时间再加长，
曲线振荡频率快，先把微分降下来，
动差大来波动慢，微分时间应加长，
理想曲线两个波，前高后低4比1，
一看二调多分析，调节质量不会低。