Не могу найти точного правила, как пишутся подобные слова: MIDI-инструмент, MIDI-контроллер

Правильно через дефис.  Такое написание регулируется двумя правилами: 1) пишутся через дефис сложные слова с первой частью – буквенной или звуковой аббревиатурой; 2) дефис употребляется в составе письменных эквивалентов сложных слов, часть которых передается цифрой, буквой или буквами (в том числе нерусского алфавита) или иным начертанием (даже таким, которое невозможно прочесть). Обратите внимание, правильно: сепмлер, DJ-сепмлер (через е).