Die D-Regelung reagiert auf die Änderungsrate des Fehlers. Nimmt der Fehler schnell ab, verringert die D-Regelung die Stellgröße. Nimmt der Fehler zu, erhöht sie die Stellgröße. Sie hat eine prädiktive Funktion: Sie antizipiert die Fehlerentwicklung und passt die Stellgröße entsprechend an.

Bei einem PID-Regler entspricht der D-Anteil der D-Komponente. Er sorgt für Dämpfung. Ohne ihn würde ein System mit hoher Proportionalverstärkung schwingen. Mit ihm stabilisiert sich das System schneller und das Überschwingen wird reduziert. Der D-Anteil wird aus der Steigung der Fehlerkurve über die Zeit berechnet.

Warum die Derivatkontrolle hilft

• Verringert das Überschwingen bei der Positionsregelung.
• Dämpft Schwingungen.
• Verbessert die Stabilität in schnellen Systemen.
• Reagiert, bevor der Fehler groß wird.
• Benötigt saubere Sensordaten, um einwandfrei zu funktionieren.

Die Differenzialregelung hat eine Schwäche: Rauschen. Die Differenzierung eines verrauschten Signals verstärkt das Rauschen. Ein schwankender Sensorwert erscheint wie ein sich schnell ändernder Fehler, und der Regler reagiert über. Ingenieure filtern daher den Differenzialanteil oder verwenden einen Tiefpassfilter am Sensor. Manche Systeme verzichten gänzlich auf die Differenzialregelung und setzen stattdessen auf Proportional- und Integralanteile. Doch für Systeme, die eine schnelle und präzise Reaktion erfordern, wie beispielsweise Drohnenflugsteuerungen oder Roboterarmgelenke, ist die Differenzialregelung kaum zu übertreffen. Sie entscheidet darüber, ob ein System ruckartig zum Stillstand kommt oder sanft in Position gleitet.