Sterowanie różniczkowe reaguje na tempo zmian błędu. Jeśli błąd szybko maleje, działanie różniczkowe zmniejsza sygnał wyjściowy sterowania. Jeśli błąd rośnie, sygnał wyjściowy wzrasta. Jest to człon predykcyjny. Przewiduje on kierunek błędu i odpowiednio uruchamia hamulce lub gaz.

W regulatorze PID, człon różniczkujący to D. Dodaje on tłumienie. Bez niego układ o wysokim wzmocnieniu proporcjonalnym oscyluje. Dzięki niemu układ szybciej się stabilizuje i rzadziej przeregulowuje. Składnik różniczkujący jest obliczany z nachylenia krzywej błędu w czasie.

Dlaczego kontrola pochodnych pomaga

• Zmniejsza przeregulowanie w sterowaniu położeniem.
• Tłumi drgania.
• Poprawia stabilność w szybkich systemach.
• Reaguje zanim błąd stanie się duży.
• Aby działać prawidłowo, wymagane są czyste dane z czujników.

Sterowanie różniczkowe ma jedną wadę: szum. Różnicowanie zaszumionego sygnału wzmacnia szum. Niestabilny odczyt czujnika wygląda jak szybko zmieniający się błąd, a sterownik reaguje przesadnie. Inżynierowie filtrują człon różniczkujący lub stosują filtr dolnoprzepustowy na czujniku. Niektóre systemy całkowicie pomijają sterowanie różniczkowe i opierają się na działaniu proporcjonalnym i całkującym. Jednak w przypadku systemów wymagających szybkiej i precyzyjnej reakcji, takich jak kontrolery lotu dronów lub przeguby ramion robotów, sterowanie różniczkowe jest trudne do pobicia. To różnica między systemem, który zatrzymuje się chwiejnie, a takim, który szybuje.