二自由度PID控制器包括对比例和导数项的设定值加权。与1-DOF PID控制器相比，2-DOF PID控制器在设定点跟踪时，在不显著增加超调量的情况下，具有更好的抗干扰能力。使用二自由度PID控制器的典型控制结构如下图所示。

对于这个例子，首先为植物设计一个1-DOF控制器:

G = tf(1，[1 0.5 0.1]);pidTuner (G,“PID”)

假设在这个示例中，您的应用程序需要比PID调谐器最初的设计。的文本框中响应时间滑块,输入2。

由此产生的响应是快速的，但有相当数量的超调。设计了二自由度控制器来改善超调。首先，将1-DOF控制器设置为基准控制器进行比较。单击出口箭头并选择另存为基准．

设计二自由度控制器。在类型菜单中,选择PID2．

PID调谐器生成具有相同目标响应时间的二自由度控制器。从右下方显示的控制器参数中可以查看到PID调谐器调整所有控制器系数，包括设定点权重b和c，平衡性能和稳健性。比较2-DOF控制器的性能(实线)和存储为基线的1-DOF控制器的性能(虚线)。

增加二自由度消除了参考跟踪响应中的超调。然后，加入阶跃响应图，比较两种控制器的抗扰性能。选择添加图>输入干扰抑制．

PID调谐器将干扰抑制图与参考跟踪图并排贴合。

两种控制器的抗扰性能一致。因此，使用二自由度控制器消除了参考跟踪超调，而没有任何干扰抑制成本。

您也可以通过改变PID调谐器设计的焦点。首先,单击出口箭头并选择另存为基准再次设置2-DOF控制器作为基线进行比较。

改变PID调谐器在不改变响应时间或瞬态行为系数的情况下，设计焦点应有利于参考跟踪。为此，单击选项，并在焦点菜单中,选择输入干扰抑制．

PID调谐器自动恢复控制器系数与干扰抑制性能的焦点。

在默认的平衡设计焦点下，PID调谐器选择一个b值在0到1之间。对于这种植物来说，当你改变设计重点以支持干扰抑制时，PID调谐器集b= 0和c= 0。因此,PID调谐器自动生成一个I-PD控制器，以优化干扰抑制。(显式指定I-PD控制器而不设置设计焦点会产生类似的控制器。)

响应图表明，随着设计焦点的改变，与平衡二自由度控制器相比，该控制器的抗扰能力进一步提高。这种改进是以牺牲参考跟踪性能为代价的，它会稍微慢一些。但是，参考跟踪响应仍然没有超调。

因此，采用二自由度控制可以在不牺牲与单自由度控制相同的参考跟踪性能的情况下提高抗干扰能力。这些对系统性能的影响很大程度上取决于设备的属性和控制器的速度。对于某些植物和某些控制带宽，采用二自由度控制或改变设计焦点对调谐结果影响较小或没有影响。