在负荷变化剧烈、扰动幅度较大或过程容量滞后较大的系统中，适当引入微分作用，在一定程度上可提高系统的控制质量。通常PID调节器在感受到偏差后再进行控制，过程已经受到较大幅度扰动的影响，或者扰动已经作用了一段时间，而引入微分作用后，被控变量一有变化，根据变化趋势就可适当加大调节器的输出信号，会有利于克服扰动对被控变量的影响，抑制偏差的增长，从而提高系统的稳定性。如果要求微分作用后仍保持原来的衰减比n，可适当减小调节器的比例带，一般可减小10%左右，从而使控制系统的控制指标得到改善。
温度控制系统需要加微分作用，微分时间Td设置得当，温度控制指标会得到很大的改善；若Td设置得太小，对温度控制指标基本没有影响；但Td设置得过大，会引入太强的微分作用，反而可能导致系统产生剧烈的振荡。
通常微分增益Kd＞1。如果Kd＜1，则称为“反微分”。反微分具有滤波作用，可用来降低系统的灵敏度，如反应太快的流量控制系统，采用反微分可以起到很好的滤波效果。
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