Hệ thống điều khiển nói chung bao gồm các hệ tuyến tính và các hệ phi tuyến, trong đó hệ phi tuyến mang đặc điểm và tính chất đa dạng, phức tạp hơn nhiều so với hệ tuyến tính. Thông thƣờng khi khảo sát các hệ tuyến tính do đại đa số các phần tử trong hệ là tuyến tính và thƣờng đƣợc giả thiết là hệ thống tuyến tính nên việc phân tích, tính toán, tổng hợp đƣợc áp dụng theo các phƣơng pháp tuyến tính. Nhƣ vậy chỉ đúng trong những điều kiện nhất định.
Thực tế chúng ta thấy trong hệ chỉ cần một phần tử mang tính chất phi tuyến thì hệ phải đƣợc xem là phi tuyến. Hệ phi tuyến tồn tại dƣới hai hình thức: Một là các khâu phi tuyến có sẵn trong hệ điều khiển đã đƣợc xem nhƣ là phần tử tuyến tính, hai là các khâu phi tuyến đƣợc ngƣời thiết kế đƣa vào nhằm đạt đƣợc một chế độ hay một kết quả mong muốn trong điều khiển.
Vì vậy cần thiết phải tính đến ảnh hƣởng của những phần tử phi tuyến đối với hệ, biết đến đặc điểm và tính chất mang tính phi tuyến của hệ nói chung cũng nhƣ của các phần tử của nó nói riêng để khảo sát, tính toán và tổng hợp đƣợc bộ điều khiển đảm bảo chất lƣợng điều khiển cần đạt tới.
Hệ điều chỉnh tự động là khâu cuối cùng tác động trực tiếp lên đối tƣợng điều khiển, chất lƣợng của các quá trình này ảnh hƣởng trực tiếp đến chất lƣợng của các quá trình công nghệ trong sản xuất. Chất lƣợng của hệ thống điều khiển tự động đƣợc đánh giá bởi tính ổn định và các chỉ tiêu khác của quá trình xác lập và quá độ. Tính ổn định của hệ thống là chỉ tiêu đánh giá hệ thống có thể làm việc đƣợc hay không, trong đó chất lƣợng động là một yếu tố ảnh hƣởng lớn đến hệ thống điều khiển tự động. Việc lựa chọn phƣơng pháp điều khiển phù hợp sẽ nâng cao chất lƣợng hệ thống điều khiển tự động.
Bộ điều khiển PID là một cơ chế diều khiển lặp hồi tiếp đƣợc sử dụng rộng rãi trong hệ thống điều khiển công nghiệp do dễ áp dụng và dễ sử dụng. Một bộ điều khiển PID cố gắng điều chỉnh giữa giá trị biến đo đƣợc và giá trị mong muốn đạt đƣợc bằng cách tính toán và xuất ra một “hành động điều chỉnh” nhanh chóng để giữ cho lỗi ở mức nhỏ nhất có thể đƣợc.