Acho a proposta muito bacana, @cabeca!
Acompanhando as postagens do @Carneiro desde muitos anos atrás eu já brinquei bastante com PID, tanto com módulos prontos (feios mas práticos) quanto com circuitos feitos em placa padrão usando microcontrolador Atmel. Não cheguei a usar Arduino nem essas plaquinhas prontas de desenvolvimento, mas já vi algumas opções online que achei muito interessantes.
Uma coisa que descobri na versão com Atmel foi que fazer um bom isolamento térmico é muito importante pra estabilidade do sistema. Vale pesquisar bem os componentes antes de começar os experimentos, e depois considerar que todos fabricantes exageram quanto as capacidades dos componentes, ou ignoram as flutuações numa margem maior do que a prometida.
Sobre controlar a pressão da bomba vibratória com PWM, leve em consideração que o sistema auto-oscilante mecânico desse tipo de bomba possui uma faixa de instabilidade fora da sua histerese que provoca rápida deterioração da esfera da válvula de ciclo anti-retorno, então aquele tipo de ajuste linear e sem limites que o Torres e tantos outras estão usando tende a danificar a bomba muito depressa. Se fosse fácil fazer controle livre de pressão com bombas vibratórias, todos estariam fazendo. É necessário descobrir e escolher quais das sub-harmônicas mecânicas do modelo de bomba escolhido/presente utilizar para minimizar o desgaste acelerado. Dá pra incluir um sensor de carga (se a plaquinha já não tiver) e correlacionar variações não proporcionais com a largura de pulso em uso, identificando as ressonâncias mecânicas e incluindo uma rotina de "ajuste fino" por realimentação.
Pelo que medi, alguns módulos GICAR, por exemplo, usam um sistema simples de sensor de feedback de corrente que atua em uma faixa predeterminada desejada de larguras de pulso (uma certa taxa em torno de 82% de ciclo no módulo utilizado pela ECM) para reduzir a pressão da bomba entre 1/3 e 2/3 da nominal. Mesmo trocando de bomba (seja o mesmo ou outro modelo, inserem-se variações nas especificações da bomba), o sistema se ajusta a cada acionamento dentro dessa faixa para oferecer algum nível de pré-infusão. A Breville usa algo parecido na Dual Boiler, mas com parâmetros mais flexíveis por ser algo configurável em faixas (de porcentagem) pelo usuário, sendo assim mais propenso a danificar a bomba, que tem de ser trocada com intervalos curtos de tempo, comparando-se com modelos sem pré-infusão com pressão reduzida.
Boa diversão!