控制系統使用控制循環管理、指揮、指導或規范其他設備或系統的行為。它可以從使用恒溫器控制家用鍋爐的單個家庭供暖控制器到用于控制過程或機器的大型工業控制系統。

對于連續調制控制，反饋控制器用于自動控制過程或操作。控制系統將被控制的工藝變量（PV）的值或狀態與所需的值或設置點（SP）進行比較，并將差異用作控制信號，使工廠的工藝變量輸出與設置點相同。

對于順序邏輯和組合邏輯，使用軟件邏輯，例如在可編程邏輯控制器中。

常見的控制動作分為兩類：開環和閉環。在開環控制系統中，控制器的控制動作與過程變量無關。一個例子是僅由定時器控制的中央加熱鍋爐。控制動作是打開或關閉鍋爐。過程變量是建筑溫度。無論建筑物的溫度如何，該控制器都會以恒定時間運行供暖系統。

在閉環控制系統中，控制器的控制動作取決于所需的和實際過程變量。在鍋爐類比的情況下，這將使用恒溫器來監控建筑物溫度，并反饋信號，以確保控制器輸出將建筑物溫度保持在接近恒溫器上的溫度設置。閉環控制器有一個反饋環，確保控制器執行控制操作，以與設置點相同的值控制過程變量。因此，閉環控制器也稱為反饋控制器。

在線性反饋系統中，會安排一個包括傳感器、控制算法和執行器在內的控制回路，試圖在設置點（SP）上調節變量。一個日常的例子是公路車輛的巡航控制；其中山丘等外部影響會導致速度變化，司機有能力改變所需的設定速度。控制器中的PID算法通過控制車輛發動機的功率輸出，以最佳方式將實際速度恢復到所需速度，并盡量減少延遲或超調。

控制系統包括對他們試圖實現的結果的一些感知，正在利用反饋，并在某種程度上適應不同情況。開環控制系統不利用反饋，僅以預先安排的方式運行。

工業和商業機械的邏輯控制系統歷來是由使用梯子邏輯的互連電繼電器和凸輪計時器實現的。今天，大多數此類系統都是用單片機或更專業的可編程邏輯控制器（PLC）構建的。梯子邏輯符號仍然用作PLC的編程方法。

邏輯控制器可能對開關和傳感器做出反應，并可能通過使用致動器使機器啟動和停止各種操作。在許多應用中，邏輯控制器用于對機械操作進行排序。例子包括電梯、洗衣機和其他具有相互關聯操作的系統。自動順序控制系統可以觸發一系列按正確順序執行任務的機械執行器。例如，各種電動和氣動傳感器可能會折疊并粘合紙板箱，將其裝滿產品，然后密封在自動包裝機中。

PLC軟件可以用許多不同的方式編寫——階梯圖、SFC（順序函數圖）或語句列表。

開關控制使用反饋控制器，在兩種狀態之間突然切換。一個簡單的雙金屬家用恒溫器可以稱為開關控制器。當房間里的溫度（PV）低于用戶設置（SP）時，加熱器就會打開。另一個例子是空氣壓縮機上的壓力開關。當壓力（PV）低于設定點（SP）時，壓縮機就通電了。冰箱和真空泵包含類似的機制。像這樣簡單的開關控制系統既便宜又有效。

線性控制系統使用負反饋產生控制信號，將受控光伏保持在所需的SP。線性控制系統有幾種類型，具有不同的能力。

比例控制是一種線性反饋控制系統，其中對受控變量進行校正，該校正與所需值（SP）和測量值（PV）之間的差額成正比。兩個經典的機械例子是馬桶浮子比例閥和飛球調速器。

比例控制系統比開關控制系統更復雜，但比汽車巡航控制系統等中使用的比例積分派導（PID）控制系統更簡單。開斷控制適用于不需要高精度或響應性，但對快速及時的校正和響應無效的系統。比例控制通過在避免不穩定的增益水平上調制操縱變量（MV），如控制閥，從而克服了這一點，但通過應用最佳比例校正量，盡可能快速地進行校正。

比例控制的一個缺點是它無法消除剩余的SP-PV誤差，因為它需要誤差來生成比例輸出。可以使用PI控制器來克服這種情況。PI控制器使用比例項（P）來消除總誤差，并使用積分項（I）通過隨著時間的推移將誤差積分來消除殘余偏移誤差。

在某些系統中，MV的范圍有實際限制。例如，加熱器可以產生多少熱量是有限制的，閥門只能打開到目前為止。對增益的調整同時改變了MV在這些限制之間的誤差值范圍。這個范圍的寬度，以誤差變量的單位，因此以PV為單位，稱為比例帶（PB）。

在控制工業爐溫度時，通常最好根據爐子目前的需要，控制燃油閥的開啟。這有助于避免熱沖擊，并更有效地應用熱量。

在低收益時，當檢測到錯誤時，只應用少量糾正措施。該系統可能安全穩定，但可能因不斷變化的條件而緩慢。錯誤將在相對較長的時間內得不到糾正，系統將過度阻尼。如果比例增益增加，此類系統的反應會更強，錯誤處理速度也會更快。當整個系統被稱為臨界阻尼時，增益設置有一個最佳值。在此點之后，環路增益的增加會導致光伏振蕩，并且這樣的系統被破壞了。調整增益以實現臨界阻尼行為稱為調整控制系統。

在未打水箱的情況下，爐子加熱很快。一旦達到設定點，加熱器子系統和爐壁中的存儲熱量將保持測量溫度的升高超過要求。上升到設定點以上后，溫度回落，最終再次加熱。加熱器子系統再加熱的任何延遲都允許爐溫進一步低于設定點，循環重復。阻尼爐控制系統產生的溫度振蕩是不可取的。

在臨界阻尼系統中，當溫度接近設定點時，熱量輸入開始減少，爐子的加熱速度有時間放慢，系統避免過沖。在過阻尼系統中，也避免過沖，但過阻尼系統在最初達到設置點時速度不必要，以應對系統的外部變化，例如打開爐門。

純比例控制器必須在系統中具有剩余誤差。盡管PI控制器消除了此錯誤，但它們仍然可能緩慢或產生振蕩。PID控制器通過引入導數（D）動作來解決這些最終缺陷，以在提高響應性的同時保持穩定性。

導數關注誤差隨時間的變化率：如果測量變量快速接近設定點，則執行器會提前后退，使其滑行到所需的水平；相反，如果測量值開始快速離開設定點，則施加額外的努力——與該速度成正比，以幫助它返回。

在涉及移動車輛上槍支或相機等重型物品運動控制的控制系統上，調諧良好的PID控制器的衍生動作可以使其比大多數熟練的人類操作員更好地到達和維護設置點。然而，如果導數動作被過度應用，可能會導致振蕩。

積分項放大了長期穩態誤差的影響，在消除誤差之前付出了越來越大的努力。在上述爐子在不同溫度下工作時的例子中，如果施加的熱量不使爐子上升到設定點，無論出于何種原因，積分作用都會越來越多地移動相對于設定點的比例帶，直到光伏誤差降至零并達到設定點。

一些控制器包括限制“每分鐘拉升%”的選項。此選項非常有助于穩定小型鍋爐（3 MBTUH），特別是在夏季，在輕負荷期間。公用事業鍋爐“可能需要以高達每分鐘5%的速度更換負載（IEA Coal Online - 2，2007）”。

可以過濾PV或錯誤信號。這樣做可以通過減少系統對不希望頻率的反應來幫助減少不穩定或振蕩。許多系統都有共振頻率。通過過濾掉該頻率，可以在振蕩發生之前應用更強的整體反饋，使系統響應更快，而不會抖動自己。

反饋系統可以組合。在級聯控制中，一個控制循環將控制算法應用于針對設置點的測量變量，然后為另一個控制循環提供不同的設置點，而不是直接影響過程變量。如果一個系統有幾個不同的測量變量需要控制，那么每個變量將存在單獨的控制系統。

在許多應用中，控制工程產生的控制系統比PID控制更復雜。此類領域應用的示例 線控機控制系統、化工廠和煉油廠。模型預測控制系統是使用專門的計算機輔助設計軟件和待控制系統的經驗數學模型設計的。

模糊邏輯是試圖將邏輯控制器的簡單設計應用于復雜連續變化系統的控制。基本上，模糊邏輯系統中的測量可以部分正確。

系統的規則是用自然語言編寫的，并翻譯成模糊邏輯。例如，爐子的設計將從：“如果溫度過高，減少爐子的燃料。如果溫度太低，增加燃料到爐子。”

與布爾邏輯相反，來自現實世界的測量（如爐子溫度）被模糊化，邏輯被計算為算術，輸出被解模糊以控制設備。

當一個健壯的模糊設計簡化為單一的快速計算時，它開始類似于傳統的反饋循環解決方案，并且似乎沒有必要進行模糊設計。然而，模糊邏輯范式可能會為大型控制系統提供可伸縮性，因為傳統方法變得笨重或推導成本高昂。

模糊電子學是一種使用模糊邏輯而不是數字電子學中更常用的雙值邏輯的電子技術。