楼主的问题确实有点复杂。实际上这个项目还涉及到物理上的动态传热推动力问题。理想条件下，被加热对象不对外散热，则只要保持恒定的温差，被加热体会沿着预定的曲线升温。这种稳态情况，只要调节电加热功率即可。但实际情况并非如此，被加热对象必然要对外散热；随着温度升高，为了保持一定的升温速率，一定要提高温差，及提高传热推动力。而这种情况仅用简单的PID算法是无法实现的。
我在做直流电机转速控制时就遇到了类似的问题。高转速和低转速（调速比>10）如果共用一套PID参数，或者是低转速调节不灵敏，或者是高转速容易振荡。最后的解决办法：对转速范围分段，每一段整定一套PID参数，自动调用。尽管方法很土，但还是很管用。有点类似“专家系统”。