Um die Wirkungsweise von digitalen Reglern zu verstehen ist Excel gar nicht so schlecht, weil die gleichen Schritte wie bei einem uC sichtbar nachvollzogen werden. Da du ja schon einen PID-Regler in Excel ausgeführt hast, kannst du einfach einige Versuche mit den Parametern durchführen um den Regler besser zu verstehen. Dein PID-Regler macht nämlich genau das was die Theorie sagt. Versuch mal die Parameter so einzustellen, dass z.B. nur ein P-Anteil oder nur ein I-Anteil vorhanden ist. Dann versteht man die einzelnen Parameter besser. Der PID-Regler ist dann die Summe aus allen Anteilen. Bei reinem I-Anteil wird der Ausgang um so höher sein, wenn am Eingang der Sprung länger ansteht, also in deinem Fall länger eine 1 ist. Probier es mal aus, vielleicht wird es dadurch verständlicher.

Was du hier betrachtest ist nur der Reglerteil, das ist noch nicht die komplette Regelschleife. Für eine komplette Regelschleife kommt noch die Regelstrecke und die Rückkopplung dazu. Erst da wird die Regelabweichung bei vorhandenem I-Anteil ausgeregelt. Zum besseren Verständnis habe ich hier ein übliches Blockschaltbild einer Regelschleife.
Bild hier  
Deine Berechnung in Excel berücksichtigt nur den Sollwertvergleich und den Regler, also die Strecke von X nach Y. Der Rest der Strecke, wie Motor, Integrator und Sensor gehören auch noch zur Regelschleife und erst wenn die Schleife geschlossen ist, wird auch ausgeregelt und dadurch kann erst die Regelabweichung zu 0 werden. Ich hoffe, damit ist es jetzt klarer.

Gruss Waste