Есть такие регуляторы, называются регуляторы с наблюдателем или по модели. Рыть надо туда. Смысл примерно таков: управляющее воздействие подаем на модель и на ОУ. Хитрость модели в том что звено запаздывания со всем остальным поменяли местами (в отличае от ОУ). Контур регулирования замыкаем по 2-м веткам. 1-я выход модели регилирования без запаздывания, а вторая ошибка между текущим положением ОУ и состоянием модели. А вот в ветках регулирования и размещаем традиционные ПИД регуляторы, их расчитываем или настраиваем, кому как нравится.