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设计控制系统的校正装置，从另一角度来说就是设计控制器。对于按负反馈原理构成的自动控制系统，给定信号与反馈信号比较所得到的误差信号，是最基本的信号。为了提高系统的控制性能，让误差信号先通过一个控制器进行某种运算，以便得到需要的控制规律。在过程控制系统中常采用的控制器，目前大多数为PID控制规律。 一、P控制(比例控制) 具有比例规律的控制器称为比例控制器(或称P控制器)，如图1所示。
图1 P控制器 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 其中
自动控制网www.eadianqi.com版权所有 校正环节 称为比例控制器，其传递函数为常数 ，它实际上是一个具有可调放大系数的放大器，在控制系统中引入比例控制器，增大比例系数 ，可减小稳态误差，提高系统的快速性，但使系统稳定性下降，因此，工程设计中一般很少单独使用比例控制器。二、PD控制(比例十微分) 具有比例加微分控制规律的控制器称为比例加微分控制器(或称PD控制器)，如图2所示。
图2 PD控制器 本文来自www.eadianqi.com
其中
校正环节
 为正弦函数  式中  为振幅， 为角频率。PD控制器的输出信号 为
式(4)表明，PD控制器的输入信号为正弦函数时，其输出仍为同频率的正弦函数，只是幅值改变 本文来自www.eadianqi.com 由于PD控制器具有使输出信号相位超前于输入信号相位的特性，因此又称为超前校正装置或微分校正装置。工程实践中可应用这个特性来改善系统的动态性能。 三、PI控制(比例十积分) 具有比例加积分控制规律的控制器，称为比例积分控制器（或称PI控制器），如图3所示。 本文来自www.eadianqi.com  图3 PI控制器 其中  (5)控制器输出的时间函数  (6)讨论方便，令比例系数  ＝1则式(6—5)变为 (7)由式(7)看出，PI控制器不仅引进了一个积分环节，同时还引进了一个开环零点。引进积分环节提高了系统的型别，改善了系统的稳态性能，但是又使系统稳定性下降。由于开环零点能改善系统的稳定性，PI控制器传递函数  中的零点正好弥补了积分环节的缺点。综上所述，PI控制不仅改善了系统的稳定性能。而且对系统的动态性能影响很小。 本文来自www.eadianqi.com 四、PID控制(比例十积分十微分) 比例加积分加微分规律(或称PID控制规律)是一种由比例、积分、微分基本控制规律组合的复合控制规律。这种组合具有三个单独的控制规律各自的优点。具有比例加积分加微分控制规律的控制器称比例积分微分控制器，如图4所示。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
图4 PID控制器 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 PID控制器的传递函数 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
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当 本文来自www.eadianqi.com
从式(8)看出，控制系统串入比例加积分加微分控制器后，由于引入了一个位于坐标原点的极点，可使系统无差度增加，同时，由于引入了两个负实数零点，与PI控制器相比较，除保持了提高系统稳定性能的优点外，在提高系统动态性能方面具有更大的优越性，因此，这种控制器在控制系统中得到广泛应用。 本文来自www.eadianqi.com |
(1) 
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(2) 本文来自www.eadianqi.com 
称为比例加微分控制器(或PD控制器)。该控制器的输出时间函数
既成比例地反映输入信号
又成比例地反应输入信号
的导数(变化率)，即 
(3) 
(4) 
倍，并且随
的改变而改变。相位超前于输入正弦函数，超前的相位角为
，随
、
的改变而改变，最大超前相位角(当
)为
。 
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(8) 
＜1时,
、
。