PID控制器广泛应用于工业过程控制中。工业自动化领域约95%的闭环操作使用PID控制器。控制器以产生控制信号的方式组合。作为反馈控制器，它提供所需水平的控制输出。在微处理器发明之前，模拟电子元件实现PID控制。但是今天所有的PID控制器都是由微处理器处理的。可编程逻辑控制器也有内置的PID控制器指令。
通过使用低成本的简单开关控制器，只有两种控制状态是可能的，例如完全打开或完全关闭。它用于有限的控制应用中，这两种控制状态足以控制目标。然而，这种控制的振荡特性限制了它的使用，所以它正被PID控制器所取代。
PID控制器保持输出，从而通过闭环操作使过程变量和设定点/期望输出之间的误差为零。PID使用三种基本的控制行为，这将在下面解释。
p控制器：
比例或P控制器给出与电流误差e(t)成比例的输出。它将期望值或设定值与实际值或反馈过程值进行比较。获得的误差乘以比例常数得到输出。如果误差值为零，控制器输出为零。
这个控制器单独使用时需要偏置或者手动复位。这是因为它从未达到稳定状态。它提供稳定的操作，但总是保持稳态误差。当比例常数Kc增加时，响应速度将增加。
输入控制器
因为p-控制器总是在过程变量和设定点之间有偏差，所以需要I-控制器，它提供必要的动作来消除稳态误差。它在一段时间内对误差进行积分，直到误差值为零。它保持最终控制装置的误差为零的值。
当负误差出现时，积分控制将减少其输出。它限制了响应速度，影响了系统的稳定性。通过减小积分增益Ki来提高响应速度。
上图中，随着I控制器增益的降低，稳态误差也逐渐减小。在大多数情况下，PI控制器特别适用于不需要高速响应的场合。
当使用PI控制器时，I-控制器的输出被限制在一定范围内，并且克服了积分饱和，其中由于设备中的非线性条件，即使当零误差状态增加时，积分输出也是如此。
数字控制器
I- controller不具备预测错误未来行为的能力。所以一旦设定点改变，就会正常反应。d控制器通过预测未来的错误行为克服了这个问题。其输出取决于误差相对于时间的变化率乘以微分常数。它为输出提供启动，从而提高系统响应。
上图中，D控制器的响应比PI控制器多，输出的建立时间也减少了。它通过补偿I控制器引起的相位滞后来提高系统的稳定性。增加差分增益将提高响应速度。
