不管是基本的PID控制还是变形的PID控制算法，其核心都是对输入信号（设定值信号、测量信号或者偏差信号等）做基本的比例、积分、微分运算，最终提供给被控过程良好的调节信号。
在过程控制仪表，特别是在数字仪表内部，设定值一般是通过操作界面用键盘或通过与上位机数字通信进行快速变更的。而微分动作是建立在对未来
时刻控制误差的基础上的。常规的PID控制，当设定值不变时，微分不起作用；而当设定值调整时，往往属于阶跃式变化，微分对其不仅不具有预测作用，而且还会给过程造成冲击（常称做“微分冲击”），故一般过程调节系统（以定值控制、扰动抑制为主）往往让微分动作仅仅作用于测量值，而不作用于设定值，这样可以避免微分冲击。
这里测量值在进行偏差计算之前就做微分运算，因而这种结构的PID算法常常被称为“微分先行”。