控制系統要盡可能使過程變量與設定值保持一致(或隨設定值一起變化)，當過程變量受干擾影響偏離設定值時，控制作用通過操作操縱變量使過程變量回到設定值。
對控制系統性能的研究一般包括兩類：穩態性能和動態性能。
穩態是指過程變量不隨時間變化的平衡狀態。如果控制系統是穩定的，當系統受到干擾作用后，經過足夠長時間的控制，系統中各參數必然會到達一個“相對平衡”狀態，即所謂的穩態。穩態是物料、能量、傳熱、傳質、 化學反應速度等平衡關系的最終體現。
動態是指過程變量隨時間變化的不平衡狀態。通常將系統受到設定值變化或干擾作用后，控制過程變量變化的全過程稱為系統的動態過程。
工藝設計主要圍繞系統穩態特性開展工作，自動控制是在穩態特性基礎上研究其動態特性。
工程上常從快、準、穩三個方面來評價控制系統。
快：指動態過程的快速性，即動態過程持續時間的長短。動態過程時間越短，說明系統快速性越好，反之說明系統響應遲鈍。
準：指動態過程的最終精度。系統在動態過程結束后，過程變量與設定值的偏差稱為余差。這一偏差是衡量穩態精度的指標，反映了系統后期穩態的性能。
穩：指動態過程的平穩性。系統在外力作用下，過程變量逐漸與設定值一 致，則系統是穩定的，反之，過程變量逐漸偏離設定值，則系統是不穩定的。
對控制系統的優化實質上就是在這三者之間權衡，根據實際需求尋找最優結合點。
對控制系統的優化應該建立在量化評估的基礎上，即首先需要知道控制系統的優劣，然后再結合實際需要進行分析診斷，確認具體問題的根源之后才能對控制系統實施優化改進。因此，有了量化評估才可能對癥下藥、有的放矢。否則，任何優化工作都會因為沒有具體目標而無法進行或者無法取得滿足實際需要的結果。進行控制系統的性能評估，應該包括系統穩態和動態特性(系統過渡過程)兩方面的分析。系統穩態特性的分析主要是使用統計學的知識，計算各項參數的算術平均值、標準偏差、自相關系數等指標，綜合判斷系統的穩定性。系統動態特性分析主要針對系統面對擾動或需要過程變量變化時的各項指標，以判斷目前的控制方案及控制參數是否能滿足實際控制需求。在實際工作中，系統動態特性分析是控制系統優化的主要標準。
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