Điều khiển tỷ lệ tạo ra tín hiệu đầu ra tỷ lệ thuận với sai số. Nếu sai số tăng gấp đôi, tín hiệu đầu ra cũng tăng gấp đôi. Nếu sai số nhỏ, tín hiệu đầu ra cũng nhỏ. Bộ điều khiển sẽ tăng lực khi ở xa mục tiêu và giảm lực khi tiến lại gần. Đây là thao tác điều khiển đơn giản và trực quan nhất.

Hệ số khuếch đại tỷ lệ, Kp, quyết định mức độ phản hồi của bộ điều khiển. Hệ số khuếch đại cao có nghĩa là phản hồi nhanh nhưng có nguy cơ dao động. Hệ số khuếch đại thấp có nghĩa là ổn định nhưng phản hồi chậm. Đầu ra của bộ điều khiển bằng Kp nhân với sai số. Chỉ vậy thôi. Phép toán rất đơn giản. Nhưng việc điều chỉnh thì không.

Hành vi kiểm soát tỷ lệ

• Phản hồi nhanh chóng đối với các lỗi lớn.
• Sai số trạng thái ổn định dưới tải trọng không đổi.
• Dao động xảy ra nếu độ khuếch đại quá cao.
• Phản hồi chậm nếu độ khuếch đại quá thấp.
• Thường được kết hợp với các thuật ngữ tích phân và đạo hàm.

Sai số trạng thái ổn định là điểm yếu chính. Nếu hệ thống cần đầu ra không đổi để giữ vị trí chống lại trọng lực hoặc ma sát, thì thành phần tỷ lệ phải có sai số khác không để tạo ra đầu ra đó. Điều đó có nghĩa là hệ thống ổn định ở dưới điểm đặt. Thêm tác động tích phân sẽ loại bỏ sai số. Thêm tác động đạo hàm sẽ giảm dao động. Hầu hết các bộ điều khiển thực tế đều sử dụng cả ba thành phần. Nhưng chỉ cần điều khiển tỷ lệ là đủ cho một số ứng dụng. Một robot dò đường đơn giản có thể sử dụng điều khiển tỷ lệ để điều khiển hướng đi. Robot càng lệch khỏi đường kẻ, nó càng khó quay trở lại. Điều này hoạt động vì robot luôn di chuyển và sai số không bao giờ ổn định. Điều khiển tỷ lệ là nền tảng. Mọi thứ khác đều được xây dựng trên nền tảng đó.