Рассматриваются особенности построения замкнутой математической модели объекта управления (расход газовой среды) с ПИД-регулятором для автоматизированной системы мониторинга объёмной активности газовых сред. Выполнен анализ существующего вероятностного подхода для определения настроек ПИД-регулятора, исходя из критерия максимальной вероятности работоспособности. Адаптирована методика нахождения настроек ПИД-регулятора внутри области устойчивости. Полученные, в ходе моделирования, результаты апробированы на реальном исследовательском стенде с положительным результатом, обеспечивающим минимальное время переходного процесса относительно уже известных результатов натурных тестов. Сделано заключение о правильности использования математических моделей при поиске оптимальных настроек ПИД-регулятора в связи с увеличением скорости и точности процесса поиска.