PID это не оптимальный. Оптималный это LQR на пример. Но надо знать
мат модель объекта и если нет возможности получить полное состояние
то надо будет делать наблюдатель(может подойдет фильтр Кальмана).
Тут вроде задача больше подходит для MPC регулятора. MPC может быть
поверху PID (если канал имеет достаточный порядок астатизма).
Задача не тривиальная. Сравнение