мне знаком такой процесс - был проект - смешивались два вещества - в реактор с одним веществом добавлялось понемногу второе. И при определенной концентрации происходила реакция, в рез-те которой выделялось тепло.
Надо было контролировтаь темпреатруру и при определенной скорости изменения температуры прекращать добавлять.

мне кажется, что вам надо контролировтаь производную по температурое. и управлять вентилем, стремясь поддержать производную темп-ры постоянной.
если темп-ра выходит за пределы - регулировать по темп-ре.

это только версия (не исключая, что ошибочная). но решение можно найти только обсуждением и поиском.