自動化科學作為一門學科起源于 20 世紀初，自動化科學與技術的基礎理論來自于 物理等自然科學和數學、系統科學、社會科學等基礎科學。自動控制理論在現代科學 技術的發展中有著重要的地位，起著重要的作用。在第 40 屆 IEEE 決策與控制年會的 全會開篇報告中，美國學者 John Doyle 教授引用了國際著名學者，哈佛大學的何數奇 教授的新觀點：“控制將是 21 世紀的物理學”。
自動控制系統的早期應用可以追溯到兩千多年前古埃及的水鐘控制與中國漢代的 指南車控制，但當時未建立起自動控制的理論體系。1769 年，英國科學家 James Watt
設計的內燃機引發了現代工業革命，1788 年 Watt 為內燃機設計的飛錘調速器會出現 震蕩現象，所以后來出現了 Maxwell 對微分方程系統穩定性的理論研究，他指出線性 系統穩定的條件是其特征根均有負實部，Roth 和 Hurwitz 等人提出了間接的穩定判據，
使得高階系統穩定性判定成為可能。控制器的設計問題是由 Minor sky 在 1922 年開始 研究的，其研究成果可以看成是現代廣泛應用的 PID 控制器的前身，而 1942 年，Ziegler 和 Nichols 提出了調節 PID（Proportion Integration Differentiation，比例積分
微分）控制器參數的經驗公式方法，此方法對當今的 PID 控制器整定仍有影響。
自動控制理論是自動控制技術的理論基礎，是一門理論性較強的科學。按照自動
控制理論發展的不同階段，自動控制理論一般可分為“經典控制理論”和“現代控制 理論”兩大部分。
20 世紀中葉，由于自動控制技術的發展，逐漸形成并日臻成熟了“經典控制理論”。
這些理論主要是以傳遞函數為基礎，研究單輸入單輸出自動控制系統的分析和設計問 題。采用的方法主要是微分方程分析法、根軌跡分析法和頻域分析法。這些方法對控 制系統的分析設計和運行發揮了重要的作用，并積累了豐富的經驗，成功地解決了一 系列以輸出反饋為主要控制手段的自動控制問題。
20 世紀 60 年代開始，由于生產的發展，自動控制系統日趨復雜、規模日趨龐大， 特別是空間技術的發展，使自動控制理論有了一次新的飛躍，逐漸形成了“現代控制
理論”。這些理論主要是以狀態空間法為基礎，研究多輸入多輸出及變參數、非線性控 制系統的分析設計問題。
近年來，由于計算機技術的迅猛發展和應用數學研究的進展，特別是一些新型控
制技術，諸如最優控制、自適應控制、預測控制、模糊控制、人工神經網絡控制、魯 棒控制等的出現，使自動控制理論又有了日新月異的發展。目前主要是龐大的系統工 程的基礎上發展起來的大系統理論和在模仿人類智能活動的基礎上發展起來的智能控 制方面，都取
得了許多重大進展。
“經典控制理論”和“現代控制理論”是自動控制理論發展的兩個階段，但它們 又是相互聯系，相互促進的。“現代控制理論”不能看成是“經典控制理論”簡單的延
伸和推廣，在所采用的數學工具、理論基礎、研究方法、研究對象等多方面有著明顯 的不同，可以說是一次質的飛躍。但是，這并不意味著這兩種方法原理截然分離。特 別是在解決實際工程問題中，許多用經典理論控制解決的問題，同樣可以用現代控制
理論從方法上看更加完備或結果更強，但是，經典控制理論簡潔實效的分析方法和控 制方式，往往是現代控制理論難以實現的。也就是說，它們又有很強的互補性。現代 科學技術的發展和生產技術的提高，為經典和現代控制理論的發展及應用都提供了廣
闊的前景。
系統的頻域分析技術是在 Nyquist、Bode、Nichols 等進行的早期關于通信學科的 頻域研究工作的基礎上建立起來的，Harris 于 1942 年提出的傳遞函數概念將通信學
科的頻域技術移植到了控制領域，構成了控制系統頻域法理論研究的基礎。Evans 在
1946 年提出的線性反饋系統的根軌跡分析技術是那個時代的另一個里程碑，在這些成 果的基礎上誕生了第一代控制理論——經典控制理論。
前蘇聯學者 Portraying 于 1956 年提出的極大值原理、美國學者 Bellman 的動態 規劃和美國學者 Kalmar 的狀態空間分析技術開創了控制理論研究的新時代，這三個代 表性成果構成了第二代控制理論——即當時所謂的“現代控制理論”的理論基礎。在那個時期以后，控制理論研究中出現了線性二次型最優調節器、極點配置狀態反饋、最優狀態觀測器及線性二次型 Gauss 問題的研究，并在后來出現了引入回路傳輸恢復 技術的 LQG（Linear Quadratic Gaussian，線性二次高斯）控制器。
控制的對象和過程自動地按照預定的規律運行。例如使導彈能夠命中目標；宇宙
飛船準確地登上月球，并按預定的時間與地點返回地球；機床能夠自動加工出符合一 定形狀與精度的零件；機器人能按一定的規律進行某種操作；化學反應器在一定的壓 力、溫度所謂自動控制，就是在沒有人直接參與的情況下，通過自動控制裝置使被下 反應并生產出合格的產品等，都離不開自動控制理論與自動控制技術的發展。自 20 世紀 40 年代以來自動控制應用的領域越來越廣泛，除了在航天航空技術、軍事裝備及 部門、工業生產過程中，自動控制技術起著特別重要的作用外，目前大至世界及國家 政治經濟管理、能源控制、醫療衛生、地區規劃、交通運輸，小至人的日常生活，都 離不開自動控制理論及自動控制技術的應用。
