Не зная всей задачи сложно оценить судить, но два ПИД-регулятора в одной системе настроить будет очень сложно.

Я рекомендую использовать следующий подход:
"Большим" клапаном управляет 2х позиционный регулятор с уставкой несколько ниже, чем реальная уставка (как рекомендовал ASO);
"Малым" клапаном управляет ПИД-регулятор с реальной уставкой.

В нашем ассортименте есть прибор ТРМ210, который можно настроить на работу таким образом.
Возможно Вам он подойдет.