這種按比例控制偏差的規律稱為比例控制，實現比例控制的儀表叫作比例調節器。比例調節器實際上就是個放大倍數可調的放大器，其輸出為：
u=KP×e+u0 .........公式(1)
公式(1)中KP為比例增益；e為調節器的輸入，也就是測量值與給定值之差，又稱為偏差；u0為在偏差為零時的初值。
從公式(1)可以看出，PID調節器的輸出信號與輸入信號成比例關系，而且調節器輸出與輸入的變化是同步的，即調節器的輸出u與偏差e是一一對應的，要使調節器輸出值發生變化，必定有偏差的存在，所以比例控制是一種有差控制，它會使系統存在靜態誤差，只有當偏差不為零時，調節器輸出值才會發生變化，即比例調節器是利用偏差來實現控制的，它只能使被控量輸出近似跟蹤給定值。
我們在淋浴時，通常是把冷、熱水閥開至中間位置，這樣不論水溫升高或降低，都有充裕的閥門開、關度來控制水溫的變化，以保持合適的淋浴水溫。同樣的道理，在使用比例調節器時，也要考慮調節器的初始工作點。在克服外來干擾的影響時，要使調節器和執行器件有足夠的控制余地，一般是選擇調節器輸出的中間值，或者調節閥的中間開度為初始工作點，稱其為中點或基準點。
調節器大多采用比例帶δ(或稱比例度)來表示比例控制作用的強弱，它的物理意義是：當調節器輸出做全范圍變化時，被調參數變化了量程的百分之幾。也可理解為被調參數變化和調節器輸出變化成比例的范圍。圖1表示了不同比例帶δ時調節器輸出u與輸入e的關系。超出此比例范圍后，u與e不再成比例關系。
圖1 比例帶與輸入和輸出的關系
PID調節器對比例作用的表示方法采用比例增益或比例帶來表示。比例增益是指：輸出變化與偏差變化之比。比例帶是指：PID調節器的偏差值占輸出值變化的比例，可表示為：
.........公式(2)公式(2)中x2-x1為輸入偏差；u2-u1為調節器相應的輸出變化；umax-umin為調節器輸出的變化范圍；xmax-xmin為調節器輸入的變化范圍即調節器的量程。
當u和e有相同的量綱時，umax-umin=xmax-xmin的關系成立，則：
...........公式(3)從公式(3)可看出比例增益和比例帶互為倒數關系，對應關系如圖2所示。即PID調節器的比例帶越大，它的增益越小，它把偏差放大的能力越小，被控參數的曲線越平穩；調節器的比例帶越小，它的增益越大，它把偏差放大的能力越大，被控參數的曲線越波動。
圖2 比例增益和比例帶的對應關系
PID調節器的比例參數設置是用比例增益還是比例帶呢？從PID調節器說明書中可以看出，有的調節器對P(比例)的說明是：“顯示比例的給定值P值越小，系統響應越慢；P值越大，系統響應越快。”說明該調節器比例參數設置用的是比例增益。而有的調節器對P(比例)的說明是：“顯示比例帶的給定值P值越小，系統響應越快；P值越大，系統響應越慢。”說明該調節器比例參數設置用的是比例帶。使用調節器時要注意這一問題，避免參數整定時出現錯誤的調試。
比例作用是調節器的主要作用。在控制系統中，它能較快地克服干擾引起的被調參數的波動，并且克服干擾的能力還隨著偏差的增大而增強。從公式(1)還可看出，在達到同樣輸出值u的情況下，比例增益KP大，偏差e就可以小些，即要使調節器的余差減小，可以增大比例增益KP的值。
比例帶的選取對控制質量有很大影響。選擇不當，系統會產生振蕩：比例帶越小，比例增益越大，過渡過程曲線越振蕩；比例帶越大，比例增益越小，過渡過程曲線越平緩，余差也越大。若被控對象的滯后較小、時間常數較大、放大系數較小時，調節器的比例帶可以選得小一些，以提高系統的靈敏度，使反應快一些，可以得到較好的過渡過程曲線。被控對象的滯后較大、時間常數較小、放大系數較大時，調節器的比例帶應選得大些，才能達到穩定的要求。比例調節器雖然簡單，但應用得當是可以滿足很多使用要求的。比例帶的選擇范圍是：溫度控制20%-60%，壓力控制30%-70%，流量控制40%-100%，液位控制20%-80%。
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