يستجيب التحكم التفاضلي لمعدل تغير الخطأ. فإذا كان الخطأ يتقلص بسرعة، يقلل التحكم التفاضلي من خرج التحكم. أما إذا كان الخطأ يتزايد، فإنه يزيد من الخرج. وهو مصطلح تنبؤي، إذ يتوقع اتجاه الخطأ ويطبق المكابح أو دواسة الوقود وفقًا لذلك.

في وحدة التحكم PID، يُمثل المشتق D، وهو يُضيف التخميد. بدونه، يتذبذب النظام ذو الكسب التناسبي العالي. أما بوجوده، فيستقر النظام بشكل أسرع ويقل تجاوزه للقيمة المطلوبة. يُحسب حد المشتق من ميل منحنى الخطأ مع مرور الوقت.

لماذا يساعد التحكم المشتق؟

• يقلل من التجاوز في التحكم في الموضع.
• يخفف التذبذب.
• يحسن الاستقرار في الأنظمة السريعة.
• يستجيب قبل أن يتفاقم الخطأ.
• يحتاج إلى بيانات استشعار نظيفة ليعمل بشكل جيد.

يُعاني التحكم التفاضلي من نقطة ضعف: التشويش. فتفاضل الإشارة المشوشة يُضخّم هذا التشويش. تبدو قراءة المستشعر المهتزة كخطأ سريع التغير، ما يدفع وحدة التحكم إلى رد فعل مبالغ فيه. لذا، يقوم المهندسون بتصفية الحد التفاضلي أو استخدام مرشح تمرير منخفض على المستشعر. وتستغني بعض الأنظمة تمامًا عن التحكم التفاضلي وتعتمد على التحكم التناسبي والتكاملي. ولكن بالنسبة للأنظمة التي تتطلب استجابة سريعة ودقيقة، مثل وحدات التحكم في طيران الطائرات بدون طيار أو مفاصل أذرع الروبوتات، يصعب التغلب على التحكم التفاضلي. فهو الفرق بين نظام يتذبذب حتى يتوقف وآخر ينزلق بسلاسة إلى مكانه.