Grundlegende Frage zu neuem Projektvorhaben: "schwebender Körper"

Außerdem schießt er völlig übers Ziel hinaus, weil es hier um Grundlagen geht.

Da hast du recht.
PID-Regler zu optimieren ist schon schwer genug, aber man kann ein Gefühl dafür kriegen, sie halbwegs vernünftig einzustellen.
Mit theoretischen Berechnungen und noch abstrakteren mathematischen Modellen als der "normalen" Regelungstechnik kommt man nicht wirklich weiter.

Wenn die Kugel aber mal schwebt, würde mich schon interessieren, was ein Prozessor anstelle eines analogen elektrischen Regelkreises an zusätzlichen Möglichkeiten erlauben könnte.