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　　自動化的淵源，可以一直追溯到兩千多年以前。我國漢朝時期，就有了指南車。

　　公認的自動化技術的起源，還是18世紀前后（大約在1788年）。隨著工業革命在英國的出現，對動力的需求大增；因此出現了蒸汽機。人們在使用蒸汽機的時候，就發現保持其轉速的穩定是一個大問題，為此發明了飛球轉速控制器（也叫離心調速器）。

　　可是，光有飛球控制器有時還是不能解決問題。人們很快發現，有的蒸汽機的飛球調速器投入運行后，蒸汽機的轉速就產生周期性的大幅度波動，無法正常工作。用現在的話來說，就是系統不穩定。那個時候，人們還沒有系統的概念，也沒有反饋的概念，無法從理論上解釋這種不穩定現象；人們就反復地在蒸汽機的制造工藝上盲目地摸索，努力減小摩擦，調整彈簧等等。這種情況持續了大約一個世紀之久，直到19世紀末，自動控制理論誕生以后，自動控制技術才得以在科學理論的指導下發展和提高。

　　蒸汽機轉速的不穩定問題引起了許多科學家的注意。1868年，建立了電磁波理論的英國物理學家麥克斯韋爾（J·C·Maxwell），把蒸汽機的調速過程變成了一個線性微分方程的問題。他指出，如果對應的微分方程特征值在復平面的左半平面，系統就是穩定的；反之，如果對應的微分方程特征值在復平面的右半平面，系統就是不穩定的，蒸汽機的轉速就會產生波動。

　　1877年，麥克斯韋爾的學生勞斯（E·Routh）找到了根據微分方程的系數判別系統穩定性的方法，這就是自動控制理論中有名的勞斯判據。

　　1876年，俄國的維斯聶格拉斯基（J·A·Vyschnegradsky）結合實際的蒸汽機研制，解決了如何選擇參數才能使其轉速穩定的問題。當時的研制者由于找不到問題所在，已經準備放棄了。

　　1895年，德國的霍爾維茨（A·Hurwitz）在解決瑞士達沃斯電廠一個蒸汽機的調速系統的設計時，就使用了穩定性理論。他同時也獨立地提出了霍爾維茨判據，霍爾維茨當時是蘇黎世工業大學的數學教授，也做過愛因斯坦的數學老師。

　　20世紀，通信技術、電子技術開始發展。同時戰爭、工業也成為了推動力，自動控制技術與自動控制理論開始快速發展。

　　1927年美國貝爾實驗室的布萊克（H·Black）利用負反饋原理設計了電子管放大器，解決了電話長距離傳輸時信號畸變的問題。解決了信號畸變問題以后，又出現了放大器振蕩引起聲音尖叫的現象（即系統不穩定），由于微分方程的階次往往很高（通常高達50階），Routh判據變得不夠實用。

　　而貝爾實驗室具有通信背景的工程師們往往很熟悉頻域方法。1932年出生在瑞典后來移民美國的奈奎斯特（H·Nyquist）發表論文，采用圖形的方法來判斷系統的穩定性。在其基礎上伯德（H·W·Bode）等人建立了一套在頻域范圍設計反饋放大器的方法。這套方法，后來也用于自動控制系統的分析與設計。

　　與此同時，反饋控制原理開始應用于工業過程。1936年英國的考倫德（A·Callender）和斯蒂文森（A·Stevenson）等人給出了 PID控制器的方法。PID（P，Proportional，比例；I，Integrative，積分；D，Derivative，微分）控制是在自動控制技術中占有非常重要地位的控制方法。PID控制的含義是，將經過反饋后得到的誤差信號分別進行比例、積分和微分運算后再疊加得到控制器輸出信號。這種控制方式適合相當多的被控對象，目前仍然廣泛地運用于多數自動控制系統。

　　1942年哈里斯（H·Harris）引入了傳遞函數的概念。1948年伊萬斯（W·R·Evans）在進行飛機導航和控制時，在應用頻域方法時遇到了困難，因此他又回到特征方程的思路上并提出了根軌跡法。

　　1948年，數學家維納（N·Wiener）《控制論》（CYBERNETICS）一書的出版，標志著控制論的正式誕生。這本書的出版被認為是自動控制科學的一個里程碑。

　　在這段時間，自動控制理論的主要數學工具是微分方程、復變函數和拉普拉斯氏變換。

　　就這樣，在20世紀50年代前后，一種在系統分析設計時，運用頻率域方法（經典控制理論）、采用PID控制方法，運用模擬電子技術（主要是電子管和交磁放大機）構成控制器的自動控制技術已經基本形成。值得一提的是，戰爭（火炮控制、飛機飛行控制、雷達控制等）、通信、工業成為了自動控制技術的主要推動力。

　　20世紀50年代到60年代，隨著第二次世界大戰的結束、冷戰的開始，東西方陣營開始在航天和航空領域進行競爭，提出了飛機、導彈和航天器的控制問題。在飛機或火箭具有有限的燃料的條件下，如何控制航天器、飛行器的運動軌跡，并做到節省燃料、縮短飛行時間等問題推動了最優控制理論的發展。

　　在這個時期，眾多的數學家投入自動控制理論的研究。自動控制科學家從力學中引進了狀態空間的概念。蘇聯數學家龐特利亞金提出了極大值原理。美國數學家貝爾曼（R·Bellman）討論了應用動態規劃理論解決有約束的最優控制問題。匈牙利裔的美國數學家卡爾曼（R·E·Kalman）建立了基于線性二次型性能指標的最優控制問題并提出Kalman濾波理論。在這段時間，自動控制理論的主要數學工具是一次微分方程組、矩陣論、泛函分析、狀態空間法等等；主要方法是變分法、極大值原理、動態規劃理論等；重點是最優控制、隨機控制和自適應控制。在技術上還是以電子管構成的電路為主；但是電子計算機開始出現，晶體管開始進入實用階段。人們普遍認為，自動控制理論開始進入“現代控制理論”的階段。

　　20世紀70年代到90年代中期，由于民用工業發展的推動，自動控制技術在進一步發展。工作機床（車床、銑床、刨床、磨床）、軋鋼機等設備的傳動控制（位置、轉速）；煉油過程、化工過程、動力（鍋爐）、制藥、食品等工業對自動控制技術提出了新的要求。由于大規模的工業過程往往存在非線性、大滯后、多變量、時變、不確定性等問題，人們發現，將狀態空間理論運用在復雜工業控制中，效果卻遠遠比不上在航空、航天控制中。之所以這樣，是因為地面工業的被控制對象往往十分復雜，其準確的數學模型是很難得到的。

　　這樣，根據被控對象輸入、輸出數據構造模型的方法得到了發展，這也稱為系統辨識。同時，自動控制科學家也在研究各種新型控制方法（也叫控制算法）；自適應控制、自校正控制、魯棒控制、變結構控制、非線性系統控制、預測控制、智能控制、模糊控制、多變量控制、解耦控制等方法紛紛出現。

　　在應用上，主要還是將被控制對象考慮成線性的、單變量的，采用PID控制為主（但是在石油、化工行業開始采用預測控制）。主要使用運算放大器（一種半導體器件）來構成模擬的控制器。電子計算機開始在一些發達國家的大型企業應用。