微分调节器（用D表示）的调节规律，是根据偏差的变化趋势即“偏差变化速度”而动作的，在数学上称为微分作用。
结合加热炉出口温度调节加以说明，假设采用的调节器是比例微分调节器，当被调参数炉出口温度偏高时，调节阀关小，温度越高，调节阀就关得越小，这一作用就是比例作用，由调节器比例部分去完成。另外还可以这样调节，发现炉出口温度上升很快，说明已经出现较大的干扰作用，如果不及时采取相应的措施，由下一时刻炉出口温度偏差将会更大，因此可以把调节阀预先关小一些，等炉出口温度逐渐回复后，再把调节阀开到相应的开度上。这一调节作用是按偏差变化速度而引入的调节作用，只要偏差一露头就立即施加调节作用，这样调节的效果就会更好，这一作用就由调节器微分部分来完成，称微分调节。
微分调节具有超前的作用，因此，微分作用可用于滞后大的调节对象，炼油厂中一般用在温度调节系统。
