自動(dòng)化的淵源，可以一直追溯到兩千多年以前。我國(guó)漢朝時(shí)期，就有了指南車。
公認(rèn)的自動(dòng)化技術(shù)的起源，還是18世紀(jì)前后（大約在1788年）。隨著工業(yè)革命在英國(guó)的出現(xiàn)，對(duì)動(dòng)力的需求大增；因此出現(xiàn)了蒸汽機(jī)。人們?cè)谑褂谜羝麢C(jī)的時(shí)候，就發(fā)現(xiàn)保持其轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定是一個(gè)大問(wèn)題，為此發(fā)明了飛球轉(zhuǎn)速控制器（也叫離心調(diào)速器）。
可是，光有飛球控制器有時(shí)還是不能解決問(wèn)題。人們很快發(fā)現(xiàn)，有的蒸汽機(jī)的飛球調(diào)速器投入運(yùn)行后，蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速就產(chǎn)生周期性的大幅度波動(dòng)，無(wú)法正常工作。用現(xiàn)在的話來(lái)說(shuō)，就是系統(tǒng)不穩(wěn)定。那個(gè)時(shí)候，人們還沒(méi)有系統(tǒng)的概念，也沒(méi)有反饋的概念，無(wú)法從理論上解釋這種不穩(wěn)定現(xiàn)象；人們就反復(fù)地在蒸汽機(jī)的制造工藝上盲目地摸索，努力減小摩擦，調(diào)整彈簧等等。這種情況持續(xù)了大約一個(gè)世紀(jì)之久，直到19世紀(jì)末，自動(dòng)控制理論誕生以后，自動(dòng)控制技術(shù)才得以在科學(xué)理論的指導(dǎo)下發(fā)展和提高。
蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速的不穩(wěn)定問(wèn)題引起了許多科學(xué)家的注意。1868年，建立了電磁波理論的英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋爾（J·C·Maxwell），把蒸汽機(jī)的調(diào)速過(guò)程變成了一個(gè)線性微分方程的問(wèn)題。他指出，如果對(duì)應(yīng)的微分方程特征值在復(fù)平面的左半平面，系統(tǒng)就是穩(wěn)定的；反之，如果對(duì)應(yīng)的微分方程特征值在復(fù)平面的右半平面，系統(tǒng)就是不穩(wěn)定的，蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。
1877年，麥克斯韋爾的學(xué)生勞斯（E·Routh）找到了根據(jù)微分方程的系數(shù)判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法，這就是自動(dòng)控制理論中有名的勞斯判據(jù)。
1876年，俄國(guó)的維斯聶格拉斯基（J·A·Vyschnegradsky）結(jié)合實(shí)際的蒸汽機(jī)研制，解決了如何選擇參數(shù)才能使其轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的問(wèn)題。當(dāng)時(shí)的研制者由于找不到問(wèn)題所在，已經(jīng)準(zhǔn)備放棄了。
1895年，德國(guó)的霍爾維茨（A·Hurwitz）在解決瑞士達(dá)沃斯電廠一個(gè)蒸汽機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，就使用了穩(wěn)定性理論。他同時(shí)也獨(dú)立地提出了霍爾維茨判據(jù)，霍爾維茨當(dāng)時(shí)是蘇黎世工業(yè)大學(xué)的數(shù)學(xué)教授，也做過(guò)愛(ài)因斯坦的數(shù)學(xué)老師。
20世紀(jì)，通信技術(shù)、電子技術(shù)開(kāi)始發(fā)展。同時(shí)戰(zhàn)爭(zhēng)、工業(yè)也成為了推動(dòng)力，自動(dòng)控制技術(shù)與自動(dòng)控制理論開(kāi)始快速發(fā)展。
1927年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的布萊克（H·Black）利用負(fù)反饋原理設(shè)計(jì)了電子管放大器，解決了電話長(zhǎng)距離傳輸時(shí)信號(hào)畸變的問(wèn)題。解決了信號(hào)畸變問(wèn)題以后，又出現(xiàn)了放大器振蕩引起聲音尖叫的現(xiàn)象（即系統(tǒng)不穩(wěn)定），由于微分方程的階次往往很高（通常高達(dá)50階），Routh判據(jù)變得不夠?qū)嵱谩?
而貝爾實(shí)驗(yàn)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(lái)移民美國(guó)的奈奎斯特（H·Nyquist）發(fā)表論文，采用圖形的方法來(lái)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在其基礎(chǔ)上伯德（H·W·Bode）等人建立了一套在頻域范圍設(shè)計(jì)反饋放大器的方法。這套方法，后來(lái)也用于自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。
與此同時(shí)，反饋控制原理開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程。1936年英國(guó)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(dòng)控制技術(shù)中占有非常重要地位的控制方法。PID控制的含義是，將經(jīng)過(guò)反饋后得到的誤差信號(hào)分別進(jìn)行比例、積分和微分運(yùn)算后再疊加得到控制器輸出信號(hào)。這種控制方式適合相當(dāng)多的被控對(duì)象，目前仍然廣泛地運(yùn)用于多數(shù)自動(dòng)控制系統(tǒng)。
1942年哈里斯（H·Harris）引入了傳遞函數(shù)的概念。1948年伊萬(wàn)斯（W·R·Evans）在進(jìn)行飛機(jī)導(dǎo)航和控制時(shí)，在應(yīng)用頻域方法時(shí)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(shù)學(xué)家維納（N·Wiener）《控制論》（CYBERNETICS）一書(shū)的出版，標(biāo)志著控制論的正式誕生。這本書(shū)的出版被認(rèn)為是自動(dòng)控制科學(xué)的一個(gè)里程碑。
在這段時(shí)間，自動(dòng)控制理論的主要數(shù)學(xué)工具是微分方程、復(fù)變函數(shù)和拉普拉斯氏變換。
就這樣，在20世紀(jì)50年代前后，一種在系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)時(shí)，運(yùn)用頻率域方法（經(jīng)典控制理論）、采用PID控制方法，運(yùn)用模擬電子技術(shù)（主要是電子管和交磁放大機(jī)）構(gòu)成控制器的自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)基本形成。值得一提的是，戰(zhàn)爭(zhēng)（火炮控制、飛機(jī)飛行控制、雷達(dá)控制等）、通信、工業(yè)成為了自動(dòng)控制技術(shù)的主要推動(dòng)力。
20世紀(jì)50年代到60年代，隨著第二次世界大戰(zhàn)的結(jié)束、冷戰(zhàn)的開(kāi)始，東西方陣營(yíng)開(kāi)始在航天和航空領(lǐng)域進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，提出了飛機(jī)、導(dǎo)彈和航天器的控制問(wèn)題。在飛機(jī)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(yùn)動(dòng)軌跡，并做到節(jié)省燃料、縮短飛行時(shí)間等問(wèn)題推動(dòng)了最優(yōu)控制理論的發(fā)展。
在這個(gè)時(shí)期，眾多的數(shù)學(xué)家投入自動(dòng)控制理論的研究。自動(dòng)控制科學(xué)家從力學(xué)中引進(jìn)了狀態(tài)空間的概念。蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家龐特利亞金提出了極大值原理。美國(guó)數(shù)學(xué)家貝爾曼（R·Bellman）討論了應(yīng)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論解決有約束的最優(yōu)控制問(wèn)題。匈牙利裔的美國(guó)數(shù)學(xué)家卡爾曼（R·E·Kalman）建立了基于線性二次型性能指標(biāo)的最優(yōu)控制問(wèn)題并提出Kalman濾波理論。在這段時(shí)間，自動(dòng)控制理論的主要數(shù)學(xué)工具是一次微分方程組、矩陣論、泛函分析、狀態(tài)空間法等等；主要方法是變分法、極大值原理、動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論等；重點(diǎn)是最優(yōu)控制、隨機(jī)控制和自適應(yīng)控制。在技術(shù)上還是以電子管構(gòu)成的電路為主；但是電子計(jì)算機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)，晶體管開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用階段。人們普遍認(rèn)為，自動(dòng)控制理論開(kāi)始進(jìn)入“現(xiàn)代控制理論”的階段。
20世紀(jì)70年代到90年代中期，由于民用工業(yè)發(fā)展的推動(dòng)，自動(dòng)控制技術(shù)在進(jìn)一步發(fā)展。工作機(jī)床（車床、銑床、刨床、磨床）、軋鋼機(jī)等設(shè)備的傳動(dòng)控制（位置、轉(zhuǎn)速）；煉油過(guò)程、化工過(guò)程、動(dòng)力（鍋爐）、制藥、食品等工業(yè)對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)提出了新的要求。由于大規(guī)模的工業(yè)過(guò)程往往存在非線性、大滯后、多變量、時(shí)變、不確定性等問(wèn)題，人們發(fā)現(xiàn)，將狀態(tài)空間理論運(yùn)用在復(fù)雜工業(yè)控制中，效果卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上在航空、航天控制中。之所以這樣，是因?yàn)榈孛婀I(yè)的被控制對(duì)象往往十分復(fù)雜，其準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型是很難得到的。
這樣，根據(jù)被控對(duì)象輸入、輸出數(shù)據(jù)構(gòu)造模型的方法得到了發(fā)展，這也稱為系統(tǒng)辨識(shí)。同時(shí)，自動(dòng)控制科學(xué)家也在研究各種新型控制方法（也叫控制算法）；自適應(yīng)控制、自校正控制、魯棒控制、變結(jié)構(gòu)控制、非線性系統(tǒng)控制、預(yù)測(cè)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(xiàn)。
在應(yīng)用上，主要還是將被控制對(duì)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(yè)開(kāi)始采用預(yù)測(cè)控制）。主要使用運(yùn)算放大器（一種半導(dǎo)體器件）來(lái)構(gòu)成模擬的控制器。電子計(jì)算機(jī)開(kāi)始在一些發(fā)達(dá)國(guó)家的大型企業(yè)應(yīng)用。
