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控制仪表又称控制器或调节器。其作用是把被控变量的测量值和给定值进行比较，得出偏差后，按一定的调节规律进行运算，输出控制信号，以推动执行器动作，对生产过程进行自动调节。
以220VAC或24VDC作为工作能源，其输入输出信号均采用0～10mA或4～20mA的标准信号。
以140kPa的气压信号作为工作能源，其输入输出信号均采用20～100kPa的标准气压信号。
单元组合式仪表是将仪表按其功能的不同分成若干单元（例变送单元、给定单元、控制单元、显示单元等），每个单元只完成其中的一种功能。
其中的控制单元是接受测量与给定信号，然后根据它们的偏差进行控制运算，运算的结果作为控制信号输出。
被控量能否回到给定值上，这不仅仅与被控对象特性有关，而且还与控制器的特性有关。
控制器的控制规律——就是控制器的输出信号随输入信号（偏差）变化规律。这个规律常常称为控制器的特性。
必须强调指出，在研究控制器特性时，控制器的输入是被控量（测量值）与给定值之差即偏差Δx，而控制器的输出是控制器接受偏差后，相应的输出信号的变化量Δy。
1）对控制器而言，习惯上，Δx0称正偏差；Δx0称负偏差；
2）Δx0，相应的Δy0则该控制器称正作用控制器；Δx0，相应的Δy0，则控制器称反作用控制器。
控制器的输入信号是变送器送来的测量信号和内部人工设定的或外部输入的设定信号。设定信号和测量信号经比较环节比较后得到偏差信号e，它是设定值信号r与测量信号x之差。
二、连续控制——控制器输出连续信号，如比例控制、比例积分控制、比例微分控制、比例积分微分控制。
双位控制器只有两个输出值，相应的执行机构只有开和关两个极限位置，因此又称开关控制。
温度低于给定值时，温控器输出高电平，继电器吸合，加热器通电加热；温度高于给定值时，温控器输出低电平，继电器断开，加热器断电。
是一种最简单的调节器，根据被调量偏差符号的正、负，输出只有两个位置，高电平或低电平，可以当一个电子开关用。
温度低于T1时，温控器使继电器1、2都吸合，加热器1、2都通电加热；温度高于T1低于T2时，温控器使继电器1吸合、继电器2断开，只有加热器1通电；温度高于T2时，继电器1、2都断开。
浮球为水位传感器，杠杆为控制器，活塞阀为执行器。如果某时刻Q2加大，造成水位下降，则浮球带动活塞提高，使Q1加大才能阻止水位下降。
控制及时、适当。只要有偏差，输出立刻成比例地变化，偏差越大，输出的控制作用越强。
所谓比例度就是指控制器输入偏差的相对变化值与相应的输出相对变化值之比，用百分数表示。
式中e为输入偏差；y为控制器输出的变化量；（xmax-xmin）为测量输入的最大变化量，即控制器的输入量程；（ymax–ymin）为输出的最大变化量，即控制器的输出量程。
控制器输入偏差变化50% ，就可使控制器输出变化100%，若输入偏差变化超过此量，则控制器输出饱和，不再符合比例关系。
例 某比例控制器，温度控制范围为400～800℃，输出信号范围是4～20mA。当指示指针从600℃变到700℃时，控制器相应的输出从8mA变为16mA。求设定的比例度。
答 温度的偏差在输入量程的50％区间内（即200℃）时，e和y是2倍的关系。
2）在控制器的输出变化量相同的情况下，Kp越大，即比例度越小，余差也越小，调节速度越快。
4）余差的大小还与扰动的幅值有关，若为阶跃扰动，其幅值越大，在相同Kp下，余差也越大。
由于负荷的变化是系统的一种扰动，一次比例控制器一般适用于负荷不大、允许有余差的系统。
当有偏差存在时，积分输出将随时间增长（或减小）；当偏差消失时，输出能保持在某一值上。
因此，积分时间的定义为：在阶跃信号输入下，积分作用的输出变化到等于比例作用的输出所经历的时间就是积分时间 。
具有积分作用的控制器在单方向偏差信号的长时间作用下，其输出达到输出范围上限值或下限值以后，积分作用将继续进行，从而使控制器脱离正常工作状态，这种现象称为积分饱和。
图中设输出信号上限幅值为20mA。由图可见，如果控制器处于积分饱和状态，当偏差反向时，控制器输出不能及时改变，需要经过一段时间，即要到积分作用部分回到正常工作状态以后才能对偏差作出正确的反应。这段等待时间使控制器暂时失去了控制功能，从而造成控制不及时，使控制品质变坏，甚至危及安全。
在控制器输出达到输出范围上限值或下限值时，暂时去掉积分作用，如由比例积分作用变为纯比例作用；
在控制器输出达到输出范围上限值或下限值时，使积分作用不继续增加，如在比例积分电路的输入端另加一个与偏差相反的信号。
比例作用根据偏差的大小进行自动控制，积分作用可以消除被控变量的余差。 对于一般控制系统来说， 使用比例积分作用已经能满足生 产过程自动控制的要求了。
但是对一些要求比较高自动控制系统，常希望根据被控变量变化的趋势， 而采取控制措施， 防止被控变量产生过大的偏差。为此可使用具有微分作用控制规律的控制器。
微分作用能超前控制。在偏差出现或变化的瞬间，微分立即产生强烈的调节作用，使偏差尽快地消除于萌芽状态之中。输入偏差变化的速度越大，则微分作用的输出越大。
微分对静态偏差毫无控制能力。当偏差存在，但不变化时，微分输出为零，因此不能单独使用。必须和P或PI结合，组成PD控制或PID控制。
式(3-13)即为图3－9所示的比例微分控制器阶跃响应曲线的表达式。它表明，在阶跃信号输入下，比例微分控制器由比例作用输出
由于微分作用的输出与偏差变化的速度成正比，因此，微分作用也称为超前作用。图3-8中，输入信号为等速上升的斜坡信号X＝mt，比例微分作用的输出
由于微分作用具有超前的特点，因此微分作用如果使用得恰当，可以使被控变量的超调量减小，操作周期和回复时间缩短，系统的质量得到全面提高。
将比例、积分、微分三种控制规律结合在一起，只要三项作用的强度配合适当，既能快速调节，又能消除余差，可得到满意的控制效果。
PID控制作用中，比例作用是基础控制；微分作用是用于加快系统控制速度；积分作用是用于消除静差。
值的比较处理方面，可以分为如图3-9所示的两种形式，因此由两种形式的PID运算形式。
上式第一项的系数与式（3-22）是相同的，这说明微分先行的PID控制器对测量值的变化仍然进行PID运算。同时也表明，微分先行的PID控制器对给定值的变化只进行PI运算。
在数字控制器和DCS等计算机控制系统中，控制规律是由计算机实现的。由于计算机只能进行四则算术运算，同时计算机只能在一定的采样时刻从生产过程中取得数据，并在一定的采样时刻，将计算出来的控制信号送到执行器，因此，必须采用数字式PID运算式。
常用的数字式PID运算式由位置型算式、增量型算式、速度型算式和偏差系数型算式等几种。
由于采样间隔时间Ts是常数，因而速度型算式与增量型算式在本质上是相同的，这种算式一般仅适用于采用积分式执行器的控制系统。
显然，式（3-26）比式（3-28）简单，但看不出比例、积分、微分作用，它只反映各次采样偏差对输出即控制作用的影响程度。偏差系数型算式只是换了一种表示形式，而本质内容没有变化，因而偏差系数型PID算式在本质上还是增量型的。
模拟式控制器用模拟电路实现控制功能。其发展经历了Ⅰ型（用电子管）、Ⅱ型（用晶体管）和Ⅲ型（用集成电路）。
1）采用统一信号标准：4~20mA DC和1～5V DC。这种信号制的主要优点是电气零点不是从零开始，容易识别断电、断线等故障。同样，因为最小信号电流不为零，可以使现场变送器实现两线）广泛采用集成电路，仪表的电路简化、精度提高、可靠性提高、维修工作量减少。
DDZ-Ⅲ型调节器的主要功能电路有：输入电路、给定电路、PID运算电路、自动与手动（硬手动和软手动）切换电路、输出电路及指示电路。
因测量信号Vi和给定信号Vs分别通过双臂电阻差模输入到运放A1的同相和反相输入端。
采用差动输入电路，输入阻抗很高，不从信号Vi、VS取用电流，使1～5V的测量信号不受衰减，
DDZ-Ⅲ采用共用电源，在Vi的传输线上可能包括其它仪表的电流，导线电阻虽不大而其压降有时不可忽略。 差动输入可以消除导线） 进行电平移动
Vi、VS都是以地为基准的电压信号，而运放IC器件+24VDC供电时，其正常输入、输出信号电压范围应在2～19V。为使运算信号符合要求，必须将基准电压从0V抬高到VB =10V ，即进行电平移动。
由PI和PD两个运算电路串联而成，由于输入电路中已采取电平移动措施，故这里各信号电压都是以VB=10V为基准起算的。
PD电路以A2为核心组成。微分作用可选择用与不用。开关S8打向“断”时，构成 P电路；开关S8打向“通”时，构成 PD电路。
这时微分电容被开关S8接在9.1K分压电阻两端，使CD右端始终跟随电压V01/n。当开关S8切换到“通”时，保证无扰动切换。
PI电路以A3为核心组成，开关S3为积分时间倍乘开关。当S3打向×1档时，1K电阻被悬空，不起分压作用；当S3打向×10档时，1K电阻接到基准线μF电容积分需要较大电流，在A3输出端加一功放三极管。
（2） 调节器的实际比例度为P/F，实际微分时间为TD /F，实际积分时间为FTI。 说明三个参数调整时互相干扰，造成调节器整定参数的刻度无法准确。
其任务是将PID电路输出电压VO3 =1～5V变换为4～20mA的电流输出，并将基准电平移至0V。
在A4后面用VT1、VT2组成复合管，进行电流放大，同时以强烈的电流负反馈来保证良好的恒流特性。
通过切换开关S1可以选择自动调节“A”、软手动操作“M”、硬手动操作“H”三种控制方式。
当切换开关S1由自动位置A，切向硬手动 H 时，放大器A3接成具有惯性的比例电路。
A→H前，须先调RPH与当时的VO3一致，才能做到无扰动切换。 M→H也同样。
S1由A切向M或H时，联动开关同时将积分电容CI接VB，使VCI始终等于V02。当S1再由H、M切回A时，由于电压没有突变，切换也是无扰动的。
DDZ-Ⅲ型是模拟仪表的典型代表。实际电路中还有电源、补偿、滤波、保护、调整等辅助环节。