自动控制理论是研究关于自动控制系统分析和设计的理论，是研究自动控制共同规律的技术科学。在19世纪之前是没有自动控制理论的，自动控制最初只是作为一种技艺，由有天赋的工艺工程师掌握了大量的知识及精心设计才付诸实践的。早期的控制装置的工作原理大都可以凭直觉直接进行解释，尽管有些装置工艺精巧复杂，但都属于自动控制技术问题，还没有上升到理论高度。
公元前1400—1100年，中国、埃及和巴比伦相继出现自动计时漏壶，人类产生了最早期的控制思想，两千多年前（年代不详，可能更早），中国古人发明了按扰动补偿原理工作的指南车。公元前300年在古希腊出现了浮球调节装置，用于保持水钟系统的水位恒定。大约在公元前250年，Philon发明了油灯，该灯使用浮球调节器来保持燃油的油面高度。近代欧洲最早发明的反馈系统是荷兰人Cornelis Drebbel（1572—1633）发明的温度调节器，用于控制孵卵器的温度。Dennis Papin（1647—1712）在1681年发明了第一个锅炉压力调节器，该调节器是一种安全调节装置，与目前压力锅的减压安全阀类似。公元1086—1089年，中国的苏颂和韩公廉发明的水运仪象台，用了一个天衡装置，使得受水壶内的水重保持恒定。浮球调节装置、温度自动调节器、压力调节器、天衡装置等都是具有反馈控制思想的机械装置，这些装置的发明，主要依赖于早期人们对反馈控制的直观认识。
公元1769年，英国人瓦特（J.Watt）采用离心式调速器（飞球调节器）控制蒸汽机的速度，由此产生了第一次工业革命。飞球调节器的工作原理示意图如图1.4.1所示，该机械装置用来测量驱动杆的转速并利用飞球的转动来控制阀门，进而控制进入蒸汽机的蒸汽流量。当负载加大时，蒸汽机转速变慢，调节器的飞球重心下移，靠近轴线，通过杠杆开大进气阀门，使转速逐渐恢复，但不会回到原来的转速值，因为为了使蒸汽阀门保持在一个新的位置，飞球就要以一个不同的速度旋转，这样负载变化后的蒸汽机转速就会跟之前的转速不一样。也就是说，蒸汽机的转速控制系统存在误差。飞球调节器是人们普遍认为最早应用于工业过程的自动反馈控制器。(www.xing528.com)
但人们很快就发现，反馈的采用不能保证蒸汽机系统的稳定运行，调速系统大多出现了剧烈的振荡，蒸汽机在运行中普遍地频繁发生一种被称作“猎振”（hunting）的现象，就是蒸汽机的转速时快时慢，发生周期性的变化，今天人们都知道这是闭环系统不稳定的结果。但在当年，人们为消灭这种神秘的“猎振”，下功夫长期摸索改进蒸汽机的制造工艺，如减少摩擦等，结果无济于事。人们那时无法简单地用直觉解释和解决瓦特调速器中的不稳定现象，从而出现了研究控制理论的需求，推动了最初的自动控制理论的产生和发展。
图1.4.1 飞球调节器的工作原理示意图
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