Non possedendo un modello sufficientemente accurato del sistema, dal punto di vista controllistico, per la regolazione dei parametri del controllore PID è stato utilizzato il criterio di Ziegler-Nichols.
La necessità di possedere validi strumenti per la determinazione delle caratteristiche dei controllori in quelle situazioni in cui non è possibile definire con precisione il modello di un sistema, ha portato alla formulazione di una serie di regole, adatte ai sistemi del primo ordine, determinate sperimentalmente portando ai limiti della stabilità un controllore proporzionale oppure facendo delle valutazioni sulle costanti di tempo.
Il criterio di Ziegler-Nichols appartiene a questa categoria. L'applicazione di queste regole alla forma discretizzata dell'algoritmo PID permette di determinare i parametri del controllore per sistemi che possono essere approssimati dalla funzione di trasferimento:
dove 
è il dead time (ritardo) dovuto alla procedura di sample and hold.