二自由度PID控制器包括比例加权和微分项的设定值。与单自由度PID控制器相比，二自由度PID控制器在不显著增加整定点跟踪超调量的情况下，具有更好的抗扰性。使用二自由度PID控制器的典型控制结构如下图所示。

对于本例，首先为给定的工厂设计一个1-DOF控制器:

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

假设在本例中，您的应用程序需要比PID调谐器最初的设计。的旁边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，但有相当多的超调。设计一个二自由度控制器来改善超调。首先，将1-DOF控制器作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。右下角显示的控制器参数显示如下PID调谐器调优所有控制器系数，包括设定值权重b和c，以平衡性能和健壮性。比较2-DOF控制器性能(实线)和作为基线存储的1-DOF控制器性能(虚线)。

加入第二自由度消除了参考跟踪响应中的超调。然后，添加一个阶跃响应图来比较两个控制器的抗扰性能。选择添加图>输入干扰抑制．

你可以在PID调谐器使干扰抑制图与参考跟踪图并列。

两种控制器的抗扰性能相同。因此，使用二自由度控制器消除了参考跟踪超调，而没有任何代价的干扰抑制。

你也可以通过改变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以二自由度控制器为基准进行比较。

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

PID调谐器以干扰抑制性能为重点，自动返回控制器系数。

采用默认的平衡设计重点，PID调谐器选择一个b0到1之间的值。对于这个工厂，当你改变设计重点，以有利于抗干扰，PID调谐器集b= 0和c= 0。因此,PID调谐器自动生成I-PD控制器以优化抗干扰。(明确指定I-PD控制器而不设置设计焦点将产生一个类似的控制器。)

响应图表明，随着设计重点的改变，该控制器的抗扰性比平衡二自由度控制器进一步提高。这种改进在一定程度上牺牲了参考跟踪性能，稍微慢一些。然而，参考跟踪反应仍然没有超调。

因此，采用二自由度控制可以在不牺牲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特性和控制器的速度。对于一些工厂和一些控制带宽，使用二自由度控制或改变设计焦点对调谐结果的影响较小或没有影响。