 指南車的發明最早記錄出自5000年前黃帝傳說中，不過其后又有歷史典籍顯示三國時馬鈞是第一個成功地制造指南車的人。《宋史·輿服志》則詳細地記載了燕肅和吳德仁所造指南車的結構和技術規范，成為世界史上最寶貴的工程學文獻。
燕肅的指南車是一輛雙輪獨轅車，車上立一木人，伸臂指南。車中，除兩個沿地面滾動的車輪外，尚有大小不同的7個齒輪。由齒數、轉動數，并保證木人指南的目的，可見古人掌握了關于齒輪匹配的力學知識和控制齒輪離合的方法。車輪轉動，帶動附于其上的垂直齒輪，該附輪又使與其嚙合的小平輪轉動，小平輪帶動中心大平輪。指南木人的立軸就裝在大平輪中心。當車轉彎時，車轅會自動控制車上的離合裝置，即竹繩、滑輪和鐵墜子，就可以控制大平輪的轉動，從而使木人指向不變。
按照自動控制系統來分析就是車輛轉彎時，齒輪系就要補償車輛轉彎帶來的方向轉動， 按照自動控制系統的術語來講指南車系統就是一個前饋控制。
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