Assolutamente fuori portata per Arduino, la soluzione ideale è utilizzare un dsPIC33FJ128MC, li trovi anche in case pdip 28, è un micro a 16 bit con core dsp specifico per il controllo movimento, dispone di due unità QEI per la gestione degli encoder ad alta risoluzione e possiede un generatore pwm molto sofisticato che ti permette di controllare in modo ottimale due distinti motori DC, ovviamente servono i relativi ponti H per la parte di potenza.
Potresti utilizzare
questa scheda con il dsPIC33MC che è specifica per il controllo di due motori tramite encoder, dispone di un ottimo software open source (totalmente in C ANSI con compilatore e ambiente di sviluppo totalmente free) che puoi usare come base di partenza per la tua applicazione.