在PID参数整定中，过程动态特性是关键。只有在掌握正确的过程动态特性后，才能执行最优PID参数整定。尽管大部分过程都具有非线性，不能用简单的模型来准确描述，但是由于PID是线性控制器，而且只有三个参数，所以很多PID参数整定方法将过程简化为非常简单但是有效的一阶纯滞后模型。使用一阶纯滞后模型描述过程的主要动态特性并用于优化PID参数，在负反馈控制框架下就能实现过程的有效控制。
最后，不应该忘记被控过程的工艺要求。当设定值跟踪是关键时，将其作为最优性能的标准。当干扰抑制是关键时，就要重点关注这一点。当设定值跟踪和干扰抑制都是工艺要求时，尝试使用前馈或两自由度PID控制器。如果超调会引起产品质量降低，则控制器整定的时候就要尽量避免超调。也可能由于和其他控制回路耦合，只能整定得相对慢一些。换句话说，PID参数整定意味着控制回路有一个特定的控制目标，通过使用正确的比例增益、积分时间和微分时间实现该控制目标。
为了获得所需的闭环控制性能，PID参数整定是必要的。首先，过程可以闭环稳定运行是整定的最低要求。其次，通过PID参数整定来减少控制设备的振荡，这有助于减少报警频次和降低操作干预。最后，优化PID参数和控制方案可以通过知识自动化实现装置的零手动操作和智能化，提高工厂安全性、效率、效益和装置稳定性，降低综合消耗，过程报警和操作员干预的频次可以降到更低。
控制回路PID参数整定方法非常多，最有名的是泰勒仪表公司的齐格勒和尼克尔斯在1942年发布的ZN整定方法。ZN整定方法开创了规范化PID参数工程整定的先河，开启了PID参数整定科学化的历程。很多书籍中也主要介绍这种PID参数整定方法，但是实际上这种PID参数整定方法存在很多问题。所以不推荐直接使用ZN整定方法进行现场实际PID参数整定。
ZN整定方法存在的问题包括：
①ZN整定方法是为具有交互式PID算法的控制器设计的。如果不使用微分(纯比例或比例积分控制),则整定结果也直接适用于非交互式PID算法。但是，如果使用微分(PID控制)并且控制器算法是非交互式或并联式PID算法，则应使用3.3节中的公式，对计算出的PID参数进行转换以使其适用于非交互式或并联式PID算法。
②ZN整定方法只提供最强的抗扰特性，设定值阶跃变化时会表现为1/4衰减振荡，所以设定值阶跃变化时过程变量会超过设定值并在其附近振荡几次。这种整定方法不能满足多样化的控制要求，例如不适用于设定值阶跃变化不允许超调的过程，也没有考虑控制回路之间的相关影响。不能根据需要灵活设置的固定整定计算公式是很多整定方法的局限。
③对于大纯滞后被控对象，由于积分作用太弱，控制回路的响应速度和抑制干扰能力都不理想。ZN整定方法有一定的适用范围，但ZN整定方法不适用于大纯滞后被控对象，导致工业界普遍片面认为：大纯滞后被控对象很难控制。
④鲁棒性不高，严重依赖于模型的准确性，当模型与实际过程有失配时控制性能可能变得非常差。正常模型最强抗扰时的PID参数对模型失配非常敏感，模型失配会造成闭环系统发散。
⑤临界比例度法要求控制系统首先使用纯比例控制使闭环系统等幅振荡，这个整定过程现场往往不能接受。当被控对象没有纯滞后或者纯滞后很小时，即使比例作用非常强，闭环系统也很难等幅振荡。
⑥对这种整定方法的过度相信和不适用情况下的应用可能导致整定效果不理想。实际工作中直接使用ZN整定方法进行PID参数整定，很容易导致需要频繁整定、闭环性能不能满足控制要求的问题。
ZN整定方法提出一条基于工业实践的控制系统研究途径，启发了很多工程师、学者从工程实践的角度去研究控制理论和PID参数整定方法。过程的复杂性、ZN整定方法研究问题的思路和其存在的问题引起了工业界的重视，这三点是PID参数整定方法多达一百多种的主要原因。这么多方法都能有效是负反馈和PID的功劳。传统整定方法关注克服不可测阶跃扰动时的偏差峰值和偏差累积，这种积极但鲁棒性不足的整定方法不适合处理实际问题或实现其他控制目标，整定结果存在比例增益大、积分时间短的问题，不可避免地在系统中引起振荡，难以使系统达到整体性能最优的控制目标，不适合大多数化工应用。最新的整定方法关注的是增加鲁棒性、最小化非线性、耦合和振荡影响，并满足其他过程目标，例如最大化吸收干扰的缓冲罐液位控制、比值控制的回路协调和串级控制中副控制回路的设定值响应等。