当系统的输入为阶跃变化时，系统的过渡过程表现有发散振荡、等幅振荡、衰减振荡、单调过程等形式。在多数情况下，都希望得到衰减振荡的过渡过程，且认为如图1所示的过渡过程最好，并把它作为衡量控制系统质量的依据。
图1 过渡过程质量指标示意图
选用该曲线作为控制系统质量指标的理由是：它第一次回复到给定值较快，以后虽然又偏离了，但偏离不大，并且只有极少数几次振荡就稳定下来了。定量地看，第一个波峰B的高度是第二个波峰B′高度的4倍，所以这种曲线又叫做4:1衰减曲线。在调节器工程整定时，以能得到4:1的衰减过渡过程为最好，这时的调节器参数可叫最佳参数。
正确判断过渡过程曲线，对使用经验法、临界比例度法、衰减曲线法进行调节器参数整定时具有重要作用。这些方法都需要根据曲线是否达到临界状态和4:1状态，来调整比例度、积分时间、微分时间参数。因此，就需要弄清楚比例度、积分时间、微分时间对过渡过程产生什么样的影响。
1、比例度对过渡过程的影响
比例度越大，比例增益越小，过渡过程曲线越平缓，余差也越大；比例度越小，比例增益越大，则过渡过程曲线越振荡，原因是比例度与放大倍数成反比关系。
若被控对象是较稳定、滞后较小、时间常数较大、放大系数较小时，调节器的比例度可以选得小一些，以提高系统的灵敏度，使反应快一些，这样可以得到较好的过渡过程曲线。如果被控对象的滞后较大、时间常数较小、放大系数较大时，调节器的比例度应选得大些，才能达到稳定的要求。比例调节器虽然简单，但应用得当是可以满足很多使用要求的。通常比例度的选择范围是：温度控制20%-60%，压力控制30%-70%，流量控制40%-100%，液位控制20%-80%。调节器的比例度*对过渡过程质量指标的影响如表1所示。
表1 比例度δ对过渡过程质量指标的影响
放大倍数Kc 小←→大 最大偏差A 大←→小
比例度δ 大←→小 超调量B 小←→大
衰减系数ξ 大←→小 上升时间t 大←→小
衰减比B/B' 大←→小 振荡周期Tp 大←→小
稳定程度 更稳定←→不稳定 余差C 大←→小
2、积分时间对过渡过程的影响
积分时间越大，积分作用越弱，过渡过程越平缓，消除余差越慢；积分时间越小，积分作用越强，会使过渡过程振荡加强，消除余差就快。但积分时间对过渡过程的影响具有双重性，即积分时间过大和过小都不合适，如果积分时间选大了，积分作用不明显，消除余差会慢；但积分时间选小了，积分作用又不明显，会使过渡过程的振荡太强烈，稳定程度也会降低。
调节器的积分时间应根据被控对象的特性进行选择，对于管道压力、流量等滞后不大的对象，积分时间可选小些，对温度控制由于其滞后大，积分时间应选得大些。通常积分时间的选择范围是：温度控制3-10min，压力控制0.4-3min，流量控制0.1-lmin，液位控制不用积分作用。调节器的积分时间Ti对过渡过程质量指标的影响如表2所示。
表2 积分时间Ti对过渡过程质量指标的影响
积分时间Ti 小←→大 上升时间tr 小←→大
积分作用 强←→弱 振荡周期Tp 小←→大
稳定程度 不稳定←→更稳定 余差C 全部消除
最大偏差A 小←→大
3、微分时间对过渡过程的影响
微分时间增大，微分作用越强，过渡过程趋于稳定，最大偏差越小。但微分时间太长，微分作用太强，又会增加过渡过程的波动。因此，微分时间应取适当的数值。一般温度控制系统常需要微分作用，而其他控制系统则很少使用微分作用。因此在现场很难见到使用比例微分作用的场合。
微分作用的实质是不管偏差的大小及方向如何，它都能阻止被调参数的一切变化。因此微分作用加得恰当时，是能够大大改善控制系统质量的。因为微分作用可以在被调参数突然剧烈变化一出现的时刻，立即产生一个较大的控制作用，即微分作用具有预先控制的性质，也就是人们常说的“超前调节”。
对于一般的控制系统而言，常见的是把比例、积分、微分三种规律结合，组成PID三作用调节器使用，这样可以得到较满意的控制质量。三种控制规律可概括如下：
①比例作用的输出是与偏差成正比的；
②积分作用输出的变化速度与偏差值成正比；
③微分作用的输出与偏差的变化速度成正比；
④三种作用的总结果是上述三者之和，可以从图形上相加而得。
同一对象在各种不同控制规律作用下的过渡过程曲线如图2所示。
图2 各种控制规律比较图（1为比例微分作用；2为比例积分微分作用；3为比例作用；4为比例积分作用；5为积分作用）
从图2中可看出，微分作用可减少过渡过程的最大偏差值和控制时间，可从曲线1与曲线3做比较，曲线2与曲线4做比较。
积分作用能够消除余差，可从曲线4与曲线3做比较，但它会使过渡过程的最大偏差及控制时间增大。如果系统的滞后很大，积分作用更易引起振荡。
三作用调节器由于有比例度、积分时间、微分时间三个可供选择的参数，改变这些参数便可以适应生产过程的不同要求。对于现场使用的控制系统，主要是通过调整调节器的参数来改善控制质量，所以调节器的参数整定工作是很重要的。
