本專欄說明如何設計PID控制器以滿足步級響應穩態誤差、上升時間以及最大超越量之規格要求。試考慮一個單位負回授線性控制系統設計問題，其中被控系統G(s)為從驅動器輸入至感測器輸出之系統轉移函數。

步驟1： 選定PID、PD或PI控制器其中之一個控制器架構足以滿足穩態誤差的要求。

步驟2： 設定可滿足上升時間與最大超越量規格要求之回路增益交越頻率Wcg與相位界限PM的理想值。

步驟3： 設計PID、PD或PI控制器增益以滿足步驟2設定之回路增益交越頻率Wcg以及相位界限PM。

令PID控制器C(s) = P + I/s + D s以及回路轉移函數L(s) = C(s) * G(s)。先計算PID控制器C(j*Wcg)所需補償之增益abs(G(j*Wcg))^(-1)及相位角
theta = PM - angle(G(j*Wcg) - pi。
PID控制器C(j*Wcg)之實部為比例增益P，因此，
P = abs(G(j*Wcg))^(-1) * cos(theta)。
PID控制器C(j*Wcg)之虛部與積分增益I以及微分增益D之關係式為
D*Wcg - I/Wcg = abs(G(j*Wcg)))^(-1) * sin(theta)。
若C(s)為PID控制器：先自由設定積分增益I之值，然後再由上式求微分增益D。
若C(s)為PD控制器：令積分增益I=0，然後由上式求微分增益D。
若C(s)為PI控制器：令微分增益D=0，然後由上式求積分增益I。

步驟4： 若步驟3設計之PID、PD或PI控制器增益可使得閉回路控制系統為穩定，則完成控制器設計；否則，重複步驟1或步驟2。