Istnieją różne metody doboru nastaw, bardziej wyszukane metody są przedmiotem patentów.
Koncepcyjnie projektowanie i dobór nastaw regulatora PID wydaje się intuicyjny, ale jeśli chce się uzyskać kilka (często sprzecznych) celów naraz – takich jak krótki stan przejściowy i duży zapas stabilności – w praktyce może to być trudne. Zwykle, początkowe nastawy uzyskane za pomocą dostępnych metod muszą być kilkakrotnie poprawiane poprzez prowadzenie symulacji komputerowych do czasu, aż układ będzie działał zgodnie z oczekiwaniami lub zaakceptuje się rozwiązanie kompromisowe.
Regulatory PID dają często akceptowalną regulację przy ustawieniach domyślnych, ale w ogólności można osiągnąć poprawę jakości regulacji poprzez staranny dobór nastaw, a przy niewłaściwym doborze działanie regulatora staje się nie do zaakceptowania.
Ilustracją znacznych trudności związanych ze strojeniem regulatorów PID są wyniki przeglądów wykonane w zakładach przemysłowych. W jednym z przeglądów testowanie ponad tysiąca pętli sterowania w ponad stu zakładach pokazało, że ponad 30% zainstalowanych sterowników pracuje w trybie sterowania ręcznego, a 65% pętli pracujących w trybie sterowania automatycznego ma gorsze parametry jakościowe niż te pracujące w trybie ręcznego sterowania.