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1660年意大利人发明了温度计。1680年法国人巴本在压力锅上安装了自动调节机构。1784年瓦特在改进的蒸汽机上采用离心式调速装置，构成蒸汽机转速的闭环自动调速系统，如图2-5所示。瓦特的这项发明开创了近代自动调节装置应用的新纪元，对第一次工业革命及后来控制理论的发展有重要影响。
图2-5 瓦特离心式调速器对蒸汽机转速的控制
在这一时期中，由于第一次工业革命的需要，人们开始采用自动调节装置，来对付工业生产中提出的控制问题。这些调节器都是一些跟踪给定值的装置，使一些物理量保持在给定值附近。自动调节器的应用标志着自动化技术进入新的历史时期。1830年英国人尤尔制造出温度自动调节装置。1854年俄国机械学家和电工学家K.M.康斯坦丁诺夫发明电磁调速器。1868年法国工程师J.法尔科发明反馈调节器，并把它与蒸汽阀连接起来，操纵蒸汽船的舵。他把这种自动控制的气动船舵称为伺服机构。20世纪20—30年代，美国开始采用PID调节器。 PID调节器是一种模拟式调节器，现在还有许多工厂采用这种调节器。
具有离心式调速系统的蒸汽机，经过70多年的改进，反而产生了“晃动”现象（即现在所说的不稳定）。英国的物理学家J.C.麦克斯韦（创立电磁波理论的伟大科学家）用高等数学的理论研究分析了这种“晃动”现象。1876年，俄国机械学家M.A.维什涅格拉茨基进一步总结了调节器的理论。他用线性微分方程来描述整个系统，问题变成只要研究齐次方程的通解所决定的运动情况，使调节系统的动态特性仅仅取决于两个参量，由此推导出系统的稳定条件，把参量平面划分成稳定域和不稳定域（后称维什涅格拉茨基图）。1877年英国的E.J.劳斯，1885年德国的A.赫尔维茨分别提出判别系统是否会产生“晃动”的准则（称为稳定判据），为设计研究自动系统提供了可靠的理论依据，这一准则至今尚在使用。1892年，俄国数学家A.M.李雅普诺夫提出稳定性的严格数学定义并发表了专著。李雅普诺夫第一法又称一次近似法，明确了用线性微分方程分析稳定性的确切适用范围。李雅普诺夫第二法又称直接法，不仅可以用来研究无穷小偏移时的稳定性（小范围内的稳定性），还可以用来研究一定限度偏移下的稳定性（大范围内的稳定性）。他的稳定性理论至今还是研究分析线性和非线性系统稳定性的重要方法。
进入20世纪以后，工业生产中广泛应用各种自动调节装置，促进了对调节系统进行分析和综合研究工作。这一时期虽然在自动调节器中已广泛应用反馈控制的结构，但从理论上研究反馈控制的原理则是从20世纪20年代开始的。1927年，美国贝尔电话实验室的电气工程师H.S.布莱克在解决电子管放大器失真问题时首先引入反馈的概念。1925年，英国电气工程师O.亥维赛把拉普拉斯变换应用到求解电网络的问题上，提出了运算微积。此后在拉普拉斯变换的基础上，传递函数的观念被引入分析自动调节系统或元件上，成为重要工具。1932年，美国电信工程师N.奈奎斯特提出著名的稳定判据（称为奈奎斯特稳定判据），可以根据开环传递函数绘制或测量出的频率响应判定反馈系统的稳定性。1938年前，苏联电气工程师A.B.米哈伊洛夫提出根据闭环（反馈）系统频率特性判定反馈系统稳定性的判据。
1833年，英国数学家C.巴贝奇在设计分析机时首先提出程序控制的原理。他想用法国发明家J.M.雅卡尔设计的编织地毯花样用的穿孔卡方法来实现分析机的程序控制。1936年，英国数学家图灵A.M.提出著名的图灵机，用来定义可计算函数类，建立了算法理论和自动机理论。1938年，美国电气工程师香农C.E.和日本数学家中岛，以及1941年苏联科学家B.M.舍斯塔科夫，分别独立地建立了逻辑自动机理论，用仅有两种工作状态的继电器组成了逻辑自动机，实现了逻辑控制。
可以说，1922年N.米诺尔斯基发表《关于船舶自动操舵的稳定性》，1934年美国科学家H.L.黑曾发表《关于伺服机构理论》，1934年苏联科学家И.H.沃兹涅先斯基发表《自动调节理论》，1938年苏联电气工程师A.B.米哈伊洛夫发表《频率法》，这些论文标志着经典控制理论的诞生。