在工业过程的局部控制子系统中使用最广泛的是PID控制器。PID代表比例、积分和微分作用。
（1）比例控制
最简单的反馈就是让输入与检测出的偏差成正比来消除偏差：负比例反馈。这是PID中的P。
比例反馈是最基本的控制器。它有一个明显的缺点：没有偏差就没有控制量。所以如果这个控制器工作，并且被控对象需要一个输入才能工作，这样就会一直存在残留误差。
比例控制器中的增益越大，控制误差就会越小。同样的，增益越大，系统响应速度便越快。但是随着增益变大，系统会变得不稳定。
尽管如此，比例控制器在很多应用中都已取得成功。瓦特调速器（见图8-1）也许是最著名的比例控制器。由于在更先进更快的引擎中，这样的控制器导致了不稳定性的现象，引起了对稳定性的理论研究。
（2）比例积分控制器
为了消除比例控制器的缺点，我们加入了积分器（PID的I），形成了比例积分控制器。控制器输出是两项的和：比例反馈和误差项的积分。
在这种模式下，对象输出的误差可以变成零，并且因为积分器对过去的误差进行累积或者积分，积分器会保持一个输出，所以仍会有控制动作。
很显然也存在这样的问题：积分器的初值是多少？每次被控过程改变操作条件时都要考虑这个问题。通常PI控制器有所谓的软切换程序，允许在保证不引起令人讨厌的电流电压跳变的瞬态响应情况下重新设置积分器。
设计这样的控制器更加复杂，需要设置两个增益变量：比例和积分，并且积分需要一个初值。同样，积分器增加了整个系统的动态复杂度。因此，调整比例积分控制器需要更多精细的设计，但额外的设计自由度可以保证它在多种控制条件下有良好的表现。
（3）比例微分
比例作用是即时的。积分作用积累过去。通常一些超前的操作也很有好处，微分作用就能提供这样的操作。D代表微分，微分有能力预测信号的未来取值（有限制）。(www.xing528.com)
特别在机械设备的位置控制中，如天线控制，被控对象本身拥有高惯性和低阻尼。这会导致相对缓慢的响应速度，并且在有共振的时候，振动性也会出现。阻尼可以通过速度反馈，或者确切地说可以通过位置的导数来反馈。
在比例微分控制器中，控制量与当前误差成正比，并且可以扩充为与当前误差变化率成正比。
在比例微分控制中我们主要关心的还是它对噪声的敏感度。对噪声的微分会对控制量有更具欺骗性的影响。要是使用比例微分，必须对噪声进行滤波或者抑制。
（4）比例积分微分
比例积分微分控制器将3个选项都使用了。这是目前唯一最流行的控制器，据报告称全世界超过九成的简单控制回路（单输入单输出）都是用比例积分微分控制器。比例积分微分控制
控制量是3个不同项的和，它们分别与当前误差、历史误差积分和未来误差的简单预测有关。
●比例控制量与观察到的误差成正比。它提供对当前误差的即时响应。
●积分控制量将历史误差积分提供一个持续响应。它的引入是为了消除规定环境中的稳态误差。
●微分控制量与误差微分成正比，预测响应过程。它的目的是提供更好的阻尼效应和更快的响应速度。
控制器的设计包含了4个参数的选择，即3个控制增益和积分器的初值。
为了改善PID控制效果，现代的控制器使用更多的过程模型、干扰模型和噪声模型的信息，关注更精确的对象模型预测和对过去的总结。
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