管比例－积分－微分（PID）控制器是在过程控制领域使用最广泛的控制器，但是它们还是有一定的局限性。通常人们很难将PID回路整定至最佳状态，很难理解其变化规律，亦找不出闭环回路调试失败的症结所在。其实，很大一部分的原因就在于三个PID参数差别太大，没有形成合适的相互作用。尽管如此，如果想实现最佳控制状态，这三个参数的协作是不可或缺的。
值得庆幸的是，经过60年的实践经验，我们已经掌握了许多PID的特性。工程师和技术人员已经了解了“比例”、“积分”、“微分”的动作特征以及它们如何相互影响。由此，他们可以对一些困难的控制情况进行逐项调节，以达到最终的效果。
最早的控制器是纯比例的控制器，但是人们在使用后很快发现了一个重大的缺陷。比例控制器在调节过程变量和设定值的偏差时比较突然，会出现如下图所示的稳态偏移（Steady-state offset）。比例控制器仅适用于调节较小但非零的偏差，其控制对象的过程变量能接近设定值，但不可能达到。这是由纯比例控制器的工作方式决定的，它通过输入的P值乘以偏差值来计算控制机构的调节效果。当输入一个较大的P值，控制机构就会一下产生较大的调整，从而使过程变量的值迅速接近设定值。但同时，两者间的偏差值变小，使得控制机构的调整变缓变小，最终就出现了无法再进一步调节的情况。因此，不存在能将偏差完全消除的调节效果。 字串7
值得庆幸的是，经过60年的实践经验，我们已经掌握了许多PID的特性。工程师和技术人员已经了解了“比例”、“积分”、“微分”的动作特征以及它们如何相互影响。由此，他们可以对一些困难的控制情况进行逐项调节，以达到最终的效果。
最早的控制器是纯比例的控制器，但是人们在使用后很快发现了一个重大的缺陷。比例控制器在调节过程变量和设定值的偏差时比较突然，会出现如下图所示的稳态偏移（Steady-state offset）。比例控制器仅适用于调节较小但非零的偏差，其控制对象的过程变量能接近设定值，但不可能达到。这是由纯比例控制器的工作方式决定的，它通过输入的P值乘以偏差值来计算控制机构的调节效果。当输入一个较大的P值，控制机构就会一下产生较大的调整，从而使过程变量的值迅速接近设定值。但同时，两者间的偏差值变小，使得控制机构的调整变缓变小，最终就出现了无法再进一步调节的情况。因此，不存在能将偏差完全消除的调节效果。 字串7
加入积分作用的控制
操作者们发现，通过手动增强控制机构的调节效果，使过程变量正好能够达到设定点，就能克服比例控制的衰变效应。这种方式被称为重置（resetting）回路。
为了避免操作人员的主观干扰，自动重置技术（Automatic reset）被引入实施这项工作。它能自动根据上一工作周期中的偏差总量或积分量形成一定的比例系数，并根据这一比例加强控制机构的调节效果，使其在偏差为正值时持续上升，在偏差为负值时持续下降。这种自动重置技术就是现在所称的积分控制，而决定其积分控制效果的输入参数常常被称为重置率。
高重置率意味着只要过程变量未达到设定点，控制器就会持续产生较强的调节效果。这里，与比例控制不同的是，只要偏差非零，积分控制的调节就不会停止。所以，如果说比例控制造成了稳态误差，那么积分控制就会不断努力着去消除这个偏差。事实上，除非偏差和稳态误差被完全消除，积分控制会不知疲倦地持续工作下去的。
然而，积分控制也有着它自己的问题。如果控制过程变化明显迟缓，那么即便控制器使用激烈的积分控制手段，也需要相当的时间来消除偏差。而如果重置率设得太高，控制器会调节得过快，造成正向过调的同时，在反向形成更大的偏差，或相反。接下去，过程变量值的震荡会持续升级，直到控制机构的调节设定开始在0%到100%间循环。
这种连锁效应，也称为闭环回路的不稳定，可能发生在对调节效果异常敏感的控制过程或其自身包含积分动作（例如当液体在罐中积累的过程）的控制过程中。PID控制器的PI调节也可能会加剧这一状况，这取决于控制过程本身的表现。
操作者们发现，通过手动增强控制机构的调节效果，使过程变量正好能够达到设定点，就能克服比例控制的衰变效应。这种方式被称为重置（resetting）回路。
为了避免操作人员的主观干扰，自动重置技术（Automatic reset）被引入实施这项工作。它能自动根据上一工作周期中的偏差总量或积分量形成一定的比例系数，并根据这一比例加强控制机构的调节效果，使其在偏差为正值时持续上升，在偏差为负值时持续下降。这种自动重置技术就是现在所称的积分控制，而决定其积分控制效果的输入参数常常被称为重置率。
高重置率意味着只要过程变量未达到设定点，控制器就会持续产生较强的调节效果。这里，与比例控制不同的是，只要偏差非零，积分控制的调节就不会停止。所以，如果说比例控制造成了稳态误差，那么积分控制就会不断努力着去消除这个偏差。事实上，除非偏差和稳态误差被完全消除，积分控制会不知疲倦地持续工作下去的。
然而，积分控制也有着它自己的问题。如果控制过程变化明显迟缓，那么即便控制器使用激烈的积分控制手段，也需要相当的时间来消除偏差。而如果重置率设得太高，控制器会调节得过快，造成正向过调的同时，在反向形成更大的偏差，或相反。接下去，过程变量值的震荡会持续升级，直到控制机构的调节设定开始在0%到100%间循环。
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这种连锁效应，也称为闭环回路的不稳定，可能发生在对调节效果异常敏感的控制过程或其自身包含积分动作（例如当液体在罐中积累的过程）的控制过程中。PID控制器的PI调节也可能会加剧这一状况，这取决于控制过程本身的表现。
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在这个简单的典型控制回路中，一个比例参数为2的比例控制器调节着一个稳态增进系数为3的控制过程。这就是说，控制器将偏差乘以2作为控制机构的调节量，同时，这个调节量被乘以3来产生过程变量值（伴随着一些短暂的振动）。如果设定点为70%，那么振动过后，最终过程变量会停止在60%。虽然这时偏差仍未被消除，但控制器不会再做任何进一步的调整。
再调饱和
积分控制适用于控制回路中调节机构力度不足以满足所需的巨大调节量的情况，例如，火炉无法提供足够的热量，阀门过小无法产生足够的流量，或者已经达到极限无法进一步出力的泵。无论是最大输出还是最小输出，这种驱动力度总会在某一个值达到极限。
当这个极限使得过程变量无法继续升高时，控制器仍会继续计算设定点与变量间的偏差，累积的过去偏差总量仍在不断上升，其积分控制动作就开始持续地增加控制机构的调节量。当然，由于调节机构已经达到最高极限输出，过程变量值已经无法再向设定点靠近一步。
由于调节机构已经处于全负荷运作状态，再调饱和（reset windup）无法带来即时的控制效果。但是，如果操作员这时想通过降低设定点至调节机构控制范围内的方法来让系统恢复正常，控制器是不会有任何反应的。 字串3
因为在这段时间内，调节机构的输出早已达到100%，由此累积起来的巨大的积分偏差总量造成了这种现象的产生。无论当前偏差是多少，这个值会保持很长一段时间。同时，积分控制动作将控制器维持在高输出状态，调节机构力度始终为最大值。
当然，控制器输出在操作员将设定点修改低至一定程度时会逐渐开始恢复正常，积分偏差总量也会开始下降。但是，这么一长串的正偏差累积，还是需要相当数量和时间的负偏差来消除。在那之前，积分控制动作仍将保持全负荷输出的状态，如下图所示。
人们已经设计出了一些避免出现再调饱和现象的方法。大多数的方法选择在调节机构达到饱和时关闭积分控制器，而同时，也通常会进行一些额外的调整，以避免控制器重新激活时无法进一步工作的调节机构。
积分控制适用于控制回路中调节机构力度不足以满足所需的巨大调节量的情况，例如，火炉无法提供足够的热量，阀门过小无法产生足够的流量，或者已经达到极限无法进一步出力的泵。无论是最大输出还是最小输出，这种驱动力度总会在某一个值达到极限。
当这个极限使得过程变量无法继续升高时，控制器仍会继续计算设定点与变量间的偏差，累积的过去偏差总量仍在不断上升，其积分控制动作就开始持续地增加控制机构的调节量。当然，由于调节机构已经达到最高极限输出，过程变量值已经无法再向设定点靠近一步。
由于调节机构已经处于全负荷运作状态，再调饱和（reset windup）无法带来即时的控制效果。但是，如果操作员这时想通过降低设定点至调节机构控制范围内的方法来让系统恢复正常，控制器是不会有任何反应的。 字串3
因为在这段时间内，调节机构的输出早已达到100%，由此累积起来的巨大的积分偏差总量造成了这种现象的产生。无论当前偏差是多少，这个值会保持很长一段时间。同时，积分控制动作将控制器维持在高输出状态，调节机构力度始终为最大值。
当然，控制器输出在操作员将设定点修改低至一定程度时会逐渐开始恢复正常，积分偏差总量也会开始下降。但是，这么一长串的正偏差累积，还是需要相当数量和时间的负偏差来消除。在那之前，积分控制动作仍将保持全负荷输出的状态，如下图所示。
人们已经设计出了一些避免出现再调饱和现象的方法。大多数的方法选择在调节机构达到饱和时关闭积分控制器，而同时，也通常会进行一些额外的调整，以避免控制器重新激活时无法进一步工作的调节机构。
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在这个例子中，操作员尝试将设定值提高到调节机构能力以上的位置。在观察到控制器无法将过程变量提高到这一高度后，操作员将设定值恢复到一个较低的位置。这时，调节效果并没有随着设定值降低而同步降低，由于在先前的努力中，控制器产生了积分过量的现象，因此虽然偏差已经变成负值，调节机构仍然在以最大力度正向动作。在累积的负偏差总量超过设定值变化前累积的正偏差总量之前（更准确地说，在负偏差的积分达到正偏差的积分量级之前），调节机构是不会有任何反向动作的。
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