feat(S3): Feed-Forward-Boost bei Bezug für den Wasserkessel (5.2.0)

Während eines Bezugs strömt kaltes Wasser in den Kessel; die PID reagiert
erst auf den verzögert gemessenen Temperaturabfall. Der neue Feed-Forward
schaltet der Heizung sofort einen einstellbaren Leistungs-Boost auf
(0-100 % der Fenstergröße, 0 % = aus), die PID regelt nur den Restfehler.

- Zustandslose Aufschaltung in der SSR-Fensterlogik (effectiveOutputWasserMs),
  gedeckelt auf die Fenstergröße; Duty-Telemetrie (dutyW) zeigt den Boost mit
- Optional: I-Anteil der Wasser-PID während des Bezugs einfrieren
  (zentral in der PID-Schleife verwaltet, applyPidWasserTunings-Helper)
- Nur bei echten Bezügen (Hardware/Software-Shot), nicht bei Spülen,
  Wartungsmodus oder AutoTune; Sicherheitslogik unverändert
- Web-UI: neue Sektion „Feed-Forward bei Bezug (Wasser)“ auf /PID;
  EEPROM 944/945, bewusst kein Profilfeld (maschinenabhängig)

Co-Authored-By: Claude Fable 5 <noreply@anthropic.com>

Changelog.txt

@@ -1,3 +1,22 @@
+Version 5.2.0:
+- Feed-Forward bei Bezug (Störgrößenaufschaltung) für den Wasserkessel: Während eines Bezugs wird der
+  Heizung sofort ein einstellbarer Leistungs-Boost (0–100 % der Fenstergröße, 0 % = aus) aufgeschaltet,
+  statt auf den vom Sensor gemeldeten Temperaturabfall zu warten. Die PID regelt nur noch den Restfehler;
+  der Temperatur-Dip während des Shots wird deutlich kleiner. Einstellung auf der /PID-Seite
+  („Feed-Forward bei Bezug"), gespeichert im EEPROM (bewusst kein Profilfeld, da maschinenabhängig).
+- Optional: I-Anteil der Wasser-PID während des Bezugs einfrieren. Verhindert das Aufladen des
+  Integral-Anteils während des Shots und damit das Überschwingen nach Bezugsende.
+- Der Boost wirkt nur bei echten Bezügen (Hardware-Schalter oder Software-Start), nicht bei
+  Spülen/Wartungsmodus/AutoTune. Sicherheitslogik unverändert: Sensorfehler, Übertemperatur-Abschaltung
+  und „Heizen oberhalb Setpoint verhindern" haben weiterhin Vorrang; Deckelung auf die Fenstergröße.
+- Die Heizleistungs-Telemetrie (dutyW, u. a. für das Verlaufs-Chart des Touch-Displays) zeigt den
+  Boost mit an - damit ist die Wirkung direkt im Chart kalibrierbar.
+
+Version 5.1.2:
+- Profil-Seite (Web-UI): Die neue „Aktives Profil"-Anzeige stand linksbündig außerhalb des
+  Karten-Layouts. Sie nutzt jetzt den status-message-Stil der Seite (zentriert, max. 600 px,
+  dezenter Rahmen) und fügt sich damit in das bestehende Layout ein; Profilname zusätzlich fett.
+
 Version 5.1.1:
 - Aktives Profil wird jetzt geführt und angezeigt: Die Steuerung merkt sich das zuletzt geladene bzw.
   gespeicherte Profil dauerhaft im EEPROM (überlebt Neustarts). Web-UI: Anzeige auf dem Dashboard über der

Dual-PID.ino

@@ -369,7 +369,7 @@ Adafruit_SH1106G display = Adafruit_SH1106G(128, 64, &Wire);
  * Firmware-Informationen
  ************************************************************************************/
 
-String version = "5.1.1";
+String version = "5.2.0";
 String versionHersteller = "Thomas Müller";
 String versionHerstellerMail =
   "<a href='mailto:thomas@mueller.black' class='info-link'>thomas@mueller.black</a>";
@@ -656,6 +656,17 @@ unsigned long windowStartTimeDampf;   // Startzeit des aktuellen Fensters für D
 PID pidDampf(&InputDampf, &OutputDampf, &SetpointDampf, KpDampf, KiDampf, KdDampf, DIRECT);
 PID pidWasser(&InputWasser, &OutputWasser, &SetpointWasser, KpWasser, KiWasser, KdWasser, DIRECT);
 
+// Feed-Forward (Störgrößenaufschaltung) bei Bezug: der Bezug ist eine bekannte Störung
+// (kaltes Wasser strömt in den Kessel). Statt auf den Temperaturabfall zu warten, wird
+// der Heizleistung während des Bezugs sofort ein fester Boost aufgeschaltet; die PID
+// regelt nur noch den Restfehler. Optional wird der I-Anteil während des Bezugs
+// eingefroren, damit er sich nicht auflädt (verhindert Überschwingen nach dem Shot).
+uint8_t ffBoostPercentWasser = 0;        // Zusatz-Heizleistung während Bezug in % der Fenstergröße (0 = deaktiviert)
+bool    ffIFreezeWasser = false;         // I-Anteil der Wasser-PID während des Bezugs einfrieren
+bool    ffPidIFrozenWasser = false;      // Laufzeitzustand: Ki ist aktuell auf 0 gesetzt
+const uint8_t defaultFfBoostPercentWasser = 0;
+const bool    defaultFfIFreezeWasser = false;
+
 // Variablen für Sicherheitsabschaltung
 double maxTempWasser = 110.0;  // Standardwert, wie bisher hardcoded
 double maxTempDampf = 180.0;   // Standardwert, wie bisher hardcoded
@@ -944,7 +955,9 @@ const int EEPROM_ADDR_POWERON_STANDBY = 910;          // 1 Byte (bool) -> Ende 9
 const int EEPROM_ADDR_DISPLAY_TYPE = 911;             // 1 Byte (uint8_t) -> Ende 911
 const int EEPROM_ADDR_ACTIVE_PROFILE_NAME = 912;      // 31 Bytes (char[31], nullterminiert) -> Ende 942
 const int EEPROM_ADDR_ACTIVE_PROFILE_DIRTY = 943;     // 1 Byte (bool) -> Ende 943
-// Naechste freie Adresse: 944 (Innerhalb EEPROM_SIZE=1024)
+const int EEPROM_ADDR_FF_BOOST_PERCENT_WASSER = 944;  // 1 Byte (uint8_t) -> Ende 944
+const int EEPROM_ADDR_FF_IFREEZE_WASSER = 945;        // 1 Byte (bool) -> Ende 945
+// Naechste freie Adresse: 946 (Innerhalb EEPROM_SIZE=1024)
 
 /************************************************************************************
  * Eco-Mode Variablen
@@ -2871,6 +2884,8 @@ void resetToDefaults() {
   EEPROM.put(EEPROM_ADDR_BOOST_DAMPF_ACTIVE, defaultBoostDampfActive);
   EEPROM.put(EEPROM_ADDR_PREVENTHEAT_WASSER, defaultPreventHeatAboveSetpointWasser);
   EEPROM.put(EEPROM_ADDR_PREVENTHEAT_DAMPF, defaultPreventHeatAboveSetpointDampf);
+  EEPROM.put(EEPROM_ADDR_FF_BOOST_PERCENT_WASSER, defaultFfBoostPercentWasser);
+  EEPROM.put(EEPROM_ADDR_FF_IFREEZE_WASSER, (uint8_t)(defaultFfIFreezeWasser ? 1 : 0));
   EEPROM.put(EEPROM_ADDR_MAX_TEMP_WASSER, maxTempWasser); // Sollte ggf. eigene Defaults haben
   EEPROM.put(EEPROM_ADDR_MAX_TEMP_DAMPF, maxTempDampf);   // Sollte ggf. eigene Defaults haben
 
@@ -3861,6 +3876,46 @@ void applyFlowGuardPumpControl(unsigned long currentShotTimeMillis, float netWei
     digitalWrite(PUMP_PIN, pumpOn ? HIGH : LOW);
 }
 
+/************************************************************************************
+ * Feed-Forward bei Bezug (Wasserkessel)
+ ************************************************************************************/
+
+// Setzt die Wasser-PID-Tunings und berücksichtigt dabei einen eingefrorenen I-Anteil.
+// Alle Stellen, die die Wasser-Tunings anwenden, müssen diese Funktion nutzen, damit
+// der Freeze-Zustand bei Änderungen während eines Bezugs erhalten bleibt.
+void applyPidWasserTunings() {
+    pidWasser.SetTunings(KpWasser, ffPidIFrozenWasser ? 0.0 : KiWasser, KdWasser);
+}
+
+// Friert den I-Anteil der Wasser-PID ein bzw. gibt ihn wieder frei (nur bei Wechsel).
+// Bei Ki=0 bleibt die aufsummierte I-Komponente in der PID-Library erhalten und wird
+// nach dem Auftauen unverändert weiterverwendet.
+void setPidWasserIntegralFrozen(bool frozen) {
+    if (frozen == ffPidIFrozenWasser) return;
+    ffPidIFrozenWasser = frozen;
+    applyPidWasserTunings();
+}
+
+// Feed-Forward nur während eines echten Bezugs (Hardware- oder Software-Shot),
+// nicht im Wartungsmodus und nicht während AutoTune.
+bool ffBoostWasserActiveNow() {
+    return ffBoostPercentWasser > 0 && (shotActive || shotSoftwareActive) &&
+           !wartungsModusAktiv && !autoTuneWasserActive;
+}
+
+// Effektive Einschaltzeit im aktuellen Fenster: PID-Output + Feed-Forward-Boost,
+// gedeckelt auf die Fenstergröße. Zustandslos, damit SSR-Ansteuerung und
+// Duty-Telemetrie (Chart!) denselben Wert sehen.
+unsigned long effectiveOutputWasserMs() {
+    double out = OutputWasser;
+    if (ffBoostWasserActiveNow()) {
+        out += ((double)ffBoostPercentWasser / 100.0) * (double)windowSizeWasser;
+    }
+    if (out > (double)windowSizeWasser) out = (double)windowSizeWasser;
+    if (out < 0.0) out = 0.0;
+    return (unsigned long)out;
+}
+
 /************************************************************************************
  * Stoppt den Brühvorgang (Pumpe/Ventil) und verarbeitet Shot-Daten.
  * Wird von updateShotTimer() oder aus loop() (BrewByTime/Weight) aufgerufen.
@@ -4178,6 +4233,13 @@ void setup() {
     EEPROM.get(EEPROM_ADDR_BOOST_DAMPF_ACTIVE, boostDampfActive);
     EEPROM.get(EEPROM_ADDR_PREVENTHEAT_WASSER, preventHeatAboveSetpointWasser);
     EEPROM.get(EEPROM_ADDR_PREVENTHEAT_DAMPF, preventHeatAboveSetpointDampf);
+    uint8_t storedFfBoostPercent = defaultFfBoostPercentWasser;
+    EEPROM.get(EEPROM_ADDR_FF_BOOST_PERCENT_WASSER, storedFfBoostPercent);
+    if (storedFfBoostPercent > 100) storedFfBoostPercent = defaultFfBoostPercentWasser;   // u. a. unprogrammierte 0xFF
+    ffBoostPercentWasser = storedFfBoostPercent;
+    uint8_t storedFfIFreeze = 0;
+    EEPROM.get(EEPROM_ADDR_FF_IFREEZE_WASSER, storedFfIFreeze);
+    ffIFreezeWasser = (storedFfIFreeze == 1);
     EEPROM.get(EEPROM_ADDR_WINDOWSIZE_WASSER, windowSizeWasser);
     EEPROM.get(EEPROM_ADDR_WINDOWSIZE_DAMPF, windowSizeDampf);
     uint8_t storedOffsetCompensationEnabled = 0;
@@ -4504,7 +4566,7 @@ void setup() {
   }
   pidWasser.SetOutputLimits(0, windowSizeWasser);
   pidDampf.SetOutputLimits(0, windowSizeDampf);
-  pidWasser.SetTunings(KpWasser, KiWasser, KdWasser);
+  applyPidWasserTunings();
   pidDampf.SetTunings(KpDampf, KiDampf, KdDampf);
   pidWasser.SetMode(AUTOMATIC);
   pidDampf.SetMode(AUTOMATIC);
@@ -4866,6 +4928,11 @@ void loop() {
     }
     yield();
 
+    // Feed-Forward: I-Anteil der Wasser-PID während des Bezugs einfrieren/freigeben.
+    // Zentral hier verwaltet (statt an Start-/Stopp-Stellen), damit der Zustand auch
+    // nach Software-Shots, Einstellungsänderungen mid-shot etc. immer konsistent ist.
+    setPidWasserIntegralFrozen(ffIFreezeWasser && (shotActive || shotSoftwareActive) && !wartungsModusAktiv);
+
     // --- Angepasste Sicherheitsueberpruefung Wasser ---
     if (InputWasser < 0.0 || isnan(InputWasser)) {
       wasserSensorError = true;
@@ -4964,7 +5031,8 @@ void loop() {
   // Wasser SSR
     if (wasserSensorError || wasserSafetyShutdown || standbyModeActive || displayOtaActive) { digitalWrite(SSR_WASSER_PIN, LOW); } else {
     if (now - windowStartTimeWasser > windowSizeWasser) { windowStartTimeWasser = now; }
-    bool pidWantsHeat = (OutputWasser > 0) && (now < (windowStartTimeWasser + (unsigned long)OutputWasser));
+    unsigned long effOutWasser = effectiveOutputWasserMs();   // PID-Output + Feed-Forward-Boost bei Bezug
+    bool pidWantsHeat = (effOutWasser > 0) && (now < (windowStartTimeWasser + effOutWasser));
     bool preventOverheatActive = (preventHeatAboveSetpointWasser && (InputWasser > SetpointWasser)) || (ecoModeAktiv && (InputWasser > SetpointWasser));
     if (pidWantsHeat && !preventOverheatActive) { digitalWrite(SSR_WASSER_PIN, HIGH); } else { digitalWrite(SSR_WASSER_PIN, LOW); }
   }
@@ -6406,7 +6474,7 @@ void handleAutoTune(AsyncWebServerRequest *request) {
         KdWasser = newKd;
 
         // WICHTIG: PID-Tunings sofort anwenden
-        pidWasser.SetTunings(KpWasser, KiWasser, KdWasser);
+        applyPidWasserTunings();
 
         // Neue Werte im EEPROM speichern
         EEPROM.put(EEPROM_ADDR_KP_WASSER, KpWasser);
@@ -8717,8 +8785,32 @@ static const char rootChunk_PIDWasser_Window[] PROGMEM = R"rawliteral('>
     <label for='windowSizeWasser'>Zeitfenster (ms):</label>
     <input type='number' step='1' id='windowSizeWasser' name='windowSizeWasser' value=')rawliteral"; // Step auf 1 geändert für ms, Endet vor Window Size Wert
 
+// --- Feed-Forward bei Bezug (Wasser) Sektion ---
+static const char rootChunk_FFWasser_Start[] PROGMEM = R"rawliteral('>
+    <br><br> <h3>Feed-Forward bei Bezug (Wasser)</h3>
+    <p style="font-size:0.9em; color: #ccc; margin-bottom:15px;">
+      W&auml;hrend des Bezugs str&ouml;mt kaltes Wasser in den Kessel. Der Boost schaltet der Heizung<br>
+      sofort zus&auml;tzliche Leistung auf, statt auf den Temperaturabfall zu warten (Feed-Forward).<br>
+      Richtwert: ben&ouml;tigte Leistung [W] = Flow [g/s] &middot; 4,2 &middot; Temperaturhub [K] &mdash; daraus Prozent<br>
+      der Heizleistung bestimmen. <b>0&nbsp;% = deaktiviert.</b> Wirkt nur w&auml;hrend eines Bezugs,<br>
+      nicht bei Sp&uuml;len/Wartung. &bdquo;Heizen oberhalb Setpoint verhindern&ldquo; hat weiterhin Vorrang.
+    </p>
+    <label for='ffBoostWasser'>Boost bei Bezug (% Heizleistung):</label>
+    <input type='number' step='1' min='0' max='100' id='ffBoostWasser' name='ffBoostWasser' value=')rawliteral"; // Endet vor Boost-Prozent-Wert
+static const char rootChunk_FFWasser_IFreeze_Start[] PROGMEM = R"rawliteral('>
+    <div class="toggle-switch-container">
+        <span class="toggle-switch-label-text">I-Anteil w&auml;hrend Bezug einfrieren:</span>
+        <label class="toggle-switch">
+            <input type="checkbox" id="ffIFreezeWasser" name="ffIFreezeWasser" value="1")rawliteral"; // Endet VOR checked
+static const char rootChunk_FFWasser_IFreeze_End[] PROGMEM = R"rawliteral(>
+            <span class="toggle-slider"></span>
+        </label>
+    </div>
+    <small class="toggle-description">Verhindert das Aufladen des I-Anteils w&auml;hrend des Bezugs (kein &Uuml;berschwingen nach dem Shot)</small>
+)rawliteral";
+
 // --- PID Dampf Sektion ---
-static const char rootChunk_PIDDampf_Start[] PROGMEM = R"rawliteral('>
+static const char rootChunk_PIDDampf_Start[] PROGMEM = R"rawliteral(
     <br><br> <h3>PID-Parameter: Dampf / Thermoblock</h3>
     <label for='kpDampf'>Kp:</label>
     <input type='number' step='0.01' id='kpDampf' name='kpDampf' value=')rawliteral"; // Endet vor Kp Dampf Wert
@@ -8842,6 +8934,14 @@ void handlePidSettings(AsyncWebServerRequest *request) {
   response->print(buffer);
   yield();
 
+  response->write(rootChunk_FFWasser_Start, strlen_P(rootChunk_FFWasser_Start));
+  snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%u", (unsigned int)ffBoostPercentWasser);
+  response->print(buffer);
+  response->write(rootChunk_FFWasser_IFreeze_Start, strlen_P(rootChunk_FFWasser_IFreeze_Start));
+  if (ffIFreezeWasser) response->print(F(" checked"));
+  response->write(rootChunk_FFWasser_IFreeze_End, strlen_P(rootChunk_FFWasser_IFreeze_End));
+  yield();
+
   response->write(rootChunk_PIDDampf_Start, strlen_P(rootChunk_PIDDampf_Start));
   snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%.2f", KpDampf);
   response->print(buffer);
@@ -9067,15 +9167,34 @@ void handleSettingsUpdate(AsyncWebServerRequest *request) {
   }
 
 
+  // Feed-Forward bei Bezug (kein Profilfeld: maschinenabhängig, nicht rezeptabhängig)
+  bool ffChanged = false;
+  if (request->hasArg(F("ffBoostWasser"))) {
+    long val = request->arg(F("ffBoostWasser")).toInt();
+    if (val >= 0 && val <= 100 && (uint8_t)val != ffBoostPercentWasser) {
+      ffBoostPercentWasser = (uint8_t)val;
+      EEPROM.put(EEPROM_ADDR_FF_BOOST_PERCENT_WASSER, ffBoostPercentWasser);
+      ffChanged = true;
+    }
+  }
+  bool newFfIFreeze = request->hasArg(F("ffIFreezeWasser"));
+  if (newFfIFreeze != ffIFreezeWasser) {
+    ffIFreezeWasser = newFfIFreeze;
+    EEPROM.put(EEPROM_ADDR_FF_IFREEZE_WASSER, (uint8_t)(ffIFreezeWasser ? 1 : 0));
+    ffChanged = true;
+  }
+
   // --- EEPROM speichern und PID aktualisieren ---
-  if (valueChanged) {  // Nur speichern, wenn sich mindestens ein Wert geändert hat
+  if (valueChanged || ffChanged) {  // Nur speichern, wenn sich mindestens ein Wert geändert hat
     EEPROM.commit();
+  }
+  if (valueChanged) {
     markProfileDirty();   // Setpoints/Offsets/PID/Boost/MaxTemp/Window sind Profilfelder
   }
 
   // PID-Parameter an die Regler übergeben
   pidDampf.SetTunings(KpDampf, KiDampf, KdDampf);
-  pidWasser.SetTunings(KpWasser, KiWasser, KdWasser);
+  applyPidWasserTunings();
 
   // Zurück zur Hauptseite (bereits vorhanden)
   AsyncWebServerResponse *resp = request->beginResponse(303);
@@ -11489,7 +11608,7 @@ void applyProfileSettings(const TemperatureProfile& profileData) {
     EEPROM.commit();
 
     // --- PID-Regler sofort aktualisieren ---
-    pidWasser.SetTunings(KpWasser, KiWasser, KdWasser); pidDampf.SetTunings(KpDampf, KiDampf, KdDampf);
+    applyPidWasserTunings(); pidDampf.SetTunings(KpDampf, KiDampf, KdDampf);
     pidWasser.SetOutputLimits(0, windowSizeWasser); pidDampf.SetOutputLimits(0, windowSizeDampf);
     // Serial.println("  PID controllers reconfigured with loaded settings.");
 
@@ -11831,14 +11950,17 @@ void handleProfilesPage(AsyncWebServerRequest *request) {
         profileStatusMessage = ""; // Nachricht entfernen, nachdem sie angezeigt wurde
     }
 
-    // Aktives Profil anzeigen (zuletzt geladen/gespeichert; Stern = danach geändert)
+    // Aktives Profil anzeigen (zuletzt geladen/gespeichert; Stern = danach geändert).
+    // Im status-message-Stil der Seite: zentriert, max-width 600px - fuegt sich damit in
+    // das Karten-Layout ein statt linksbuendig aus der Reihe zu tanzen.
     {
-        String activeDiv = "<div style=\"margin-bottom:12px;opacity:0.85;\">Aktives Profil: ";
+        String activeDiv = "<div class=\"status-message\" style=\"background-color: rgba(255,255,255,0.06); border-color: rgba(255,255,255,0.15);\">Aktives Profil: <b>";
         if (activeProfileName.length() > 0) {
             activeDiv += htmlEscape(activeProfileName);
+            activeDiv += "</b>";
             if (activeProfileDirty) { activeDiv += " &#10033; (ge&auml;ndert)"; }
         } else {
-            activeDiv += "&mdash;";
+            activeDiv += "&mdash;</b>";
         }
         activeDiv += "</div>";
         response->print(activeDiv);
@@ -14862,7 +14984,7 @@ bool executeDashboardAction(const String& action, const String& value,
         }
     }
     if (pidNeedsUpdate) {
-        pidWasser.SetTunings(KpWasser, KiWasser, KdWasser);
+        applyPidWasserTunings();
         pidDampf.SetTunings(KpDampf, KiDampf, KdDampf);
         // Serial.println("PID-Parameter nach Dashboard-Aktion aktualisiert.");
     }
@@ -15555,7 +15677,7 @@ static void buildTouchUartStateJson(char *buffer, size_t bufferSize) {
     offset += snprintf(buffer + offset, bufferSize - offset, "\"xSwitchLongAction\":%u,", (unsigned int)xSwitchLongAction);
 
     // --- v2: Heizleistung (Duty in %) aus PID-Output / Fenstergroesse ---
-    double dutyW = (windowSizeWasser > 0) ? (OutputWasser / (double)windowSizeWasser) * 100.0 : 0.0;
+    double dutyW = (windowSizeWasser > 0) ? ((double)effectiveOutputWasserMs() / (double)windowSizeWasser) * 100.0 : 0.0;   // inkl. Feed-Forward-Boost
     double dutyD = (windowSizeDampf > 0) ? (OutputDampf / (double)windowSizeDampf) * 100.0 : 0.0;
     dtostrf(dutyW, 4, 1, floatBuf); offset += snprintf(buffer + offset, bufferSize - offset, "\"dutyW\":%s,", floatBuf);
     dtostrf(dutyD, 4, 1, floatBuf); offset += snprintf(buffer + offset, bufferSize - offset, "\"dutyD\":%s,", floatBuf);
@@ -16397,7 +16519,7 @@ static bool touchUartHandleCommandLine(const String& line) {
         }
         EEPROM.commit();
         markProfileDirty();   // PID-Werte sind Profilfelder
-        if (changedW) { pidWasser.SetTunings(KpWasser, KiWasser, KdWasser); }
+        if (changedW) { applyPidWasserTunings(); }
         if (changedD) { pidDampf.SetTunings(KpDampf, KiDampf, KdDampf); }
         touchUartSendAck(id, true, "PID gespeichert");
         touchUartSendState();