微分控制会根据误差的变化率做出响应。如果误差快速减小，微分作用会降低控制输出；如果误差增大，则会增加输出。它是一种预测性控制，能够预判误差的变化方向，并据此调整控制力度。

在PID控制器中，微分作用用D表示。它起到阻尼作用。如果没有微分作用，高比例增益的系统会发生振荡。有了微分作用，系统能够更快地稳定下来，并且超调量更小。微分项是通过误差曲线随时间变化的斜率计算得出的。

为什么微分控制有助于

• 减少位置控制中的过冲。
• 抑制振荡。
• 提高高速系统的稳定性。
• 在错误变得很大之前做出响应。
• 需要干净的传感器数据才能正常工作。

微分控制存在一个弱点：噪声。对带噪声的信号进行微分会放大噪声。不稳定的传感器读数看起来像是快速变化的误差，导致控制器反应过度。工程师们会过滤掉微分项，或者在传感器上使用低通滤波器。有些系统完全省略了微分控制，而依赖于比例积分控制。但对于需要快速、精确响应的系统，例如无人机飞行控制器或机器人手臂关节，微分控制的优势难以匹敌。它决定了系统是摇摇晃晃地停止，还是平稳地滑入到位。