积分控制可以消除静差，但是在控制的快速性上，积分控制不如比例控制。同样在阶跃输入作用之下，比例调节器的输出可以立即响应，而积分调节器的输出只能逐渐地变化。那么如果既要稳态精度高，又要动态响应快，该怎么办？只要把比例和积分两种控制结合起来就可以实现，这就是比例积分控制。
先看两张图：
这是比例积分调节器的输入和输出动态过程。红色虚线为积分作用，绿色虚线为比例作用，PI 调节器的输出 PWM 是这两部分之和，即实线部分。这个图我们可以观察到：当有误差时，比例和积分同时作用，并且比例作用更强，用于快速响应误差；当误差消失时，积分值保持，继续产生作用，而比例作用消失（绿色虚线在误差为零的情况下值为 0，即没有作用）。可以看出 PI 调节器既有快速响应性能，又足以消除调速系统的静差。由此可见，比例积分控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点，又克服了各自的缺点，扬长避短，互相补充。比例部分能迅速响应控制作用，积分部分则最终消除稳态偏差。还可以知道一点：在单独的 P 调节中，比例系数和最终的误差有关，它是利用微小的误差进行放大得到最终的控制量，而在 PI 调节中，P 和最终的控制量可以说无关了，因为当系统因为积分作用最终没有误差时，比例失去作用了，完全由积分部分提供了。现在看阶跃输入时 PI 调节器的电机输出电压的时间特性图：
我们可以看到，在突加输入电压 Uin（可以突加设定值与先前状态的误差），输出电压 Uout 首先突跳到 KpiUin，保证了一定的快速响应。但 Kpi 是小于稳态指标所要求的比例放大系数 Kp 的，因此快速性被压低了，换来对稳态性的保证，如果只有 Kpi 的比例放大作用，稳态精度必然要受到影响，但现在还有积分部分。在过渡过程中，随着时间增加，误差开始累积，如果误差 Uin 始终不变，将使 Uout 线性增长，相当于在动态中把放大系数逐渐提高，最终满足稳态精度的要求。如果输入误差 Uin 一直存在，就不停进行积分，直到输出电压 Uout 达到积分的限幅值 Uoutm 时为止。在实际闭环系统中，当转速上升到给定值时，调节器的 Uin=0，积分过程停止，之后不再进行积分，但是保留之前的积分电压，而该电压是可以驱动电机的。
