自動控制系統有許多分類方法。一般來說，為了充分反映自動控制系統的特點，常常將各種分類方法結合起來應用。

(1)定值控制系統

這種控制系統的參考量是一個定值，所需的被控量也等于一個定值，所以也叫調節器。

在定值控制系統中，參考量可以隨生產條件的變化而變化，但一旦調整，被控量應與調整后的參考量一致。在工業控制中，如果被控量是生產過程參數，這種控制系統稱為過程控制系統，大部分屬于定值控制系統。

(2)伺服系統

系統的參考量是一個事先未知，隨時間任意變化的函數，它要求被控量盡可能以很小的誤差跟隨參考量的變化，所以也叫跟隨系統。在伺服系統中。擾動的影響是次要的，系統分析和設計的主要是研究被控量跟蹤的快速性和準確性。

在伺服系統中，如果被控量是機械位置或其導數，這類系統稱為伺服系統。

(3)程序控制系統

系統的參考量按預定規則隨時間變化，這就要求被控量能快速準確地再現。程序控制系統和伺服系統的參數都是時間函數，但前者是已知的時間函數，后者是未知的任意時間函數，定值控制系統也可視為程序控制系統的特例。

物理系統包含不同程度的非線性成分，如放大器和電磁元件的飽和特性、死區、間隙和運動部件的摩擦特性等。對于低非線性的情況，可以在一定范圍內進行線性化。