PID控制器的整定方法可以分為理論計算整定法和工程整定方法。
理論計算整定法是基於系統的數學模型，通過理論計算來確定控制器參數。這種方法得到的計算數據通常需要結合工程實際情況進行調整和修改。而工程整定方法主要依賴工程經驗，直接在控制系統的試驗中進行，方法簡單、易於掌握，在工程實際中被廣泛採用。工程整定方法包括臨界比例法、反應曲線法和衰減法，這些方法都是通過試驗，然後根據工程經驗公式對控制器參數進行整定。
具體的整定步驟和方法包括：
臨界比例法。首先預選擇一個足夠短的採樣周期讓系統工作；僅加入比例控制環節，直到系統對輸入的階躍回響出現臨界振盪；記下這時的比例放大係數和臨界振盪周期；在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數。
反應曲線法。找到一個相對等幅震盪的Kcmax與之相應的震盪周期Tu(秒)；根據經驗公式選擇PID參數。
衰減震盪法。在純比例下獲取4:1震盪曲線作為參數整定的依據；根據經驗公式選擇PID參數。
此外，還有試湊法、Z-N法、Cohen-Coon回響曲線方法等。試湊法是通過不斷調整PID參數，觀察系統回響，直到達到滿意的控制效果。Z-N法和Cohen-Coon回響曲線方法則是基於系統回響曲線的分析來確定PID參數。
無論採用哪種方法，得到的控制器參數都需要在實際運行中進行最後調整與完善。