普遍認(rèn)為最早應(yīng)用于工業(yè)過程的控制器是詹姆斯·瓦特(1736-1819年)1788年應(yīng)用于蒸汽機(jī)的飛球式調(diào)速器。下圖展示了飛球式調(diào)速器的工作原理：假定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在平衡狀態(tài)，兩個(gè)重球在與中心軸成某一給定角度的錐面上圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)蒸汽機(jī)負(fù)載增大時(shí)，它的速度減慢，兩個(gè)重球下跌到更小的錐面上旋轉(zhuǎn)，引起杠桿運(yùn)動(dòng)打開蒸汽室主閥(執(zhí)行機(jī)構(gòu))，從而增加進(jìn)入的蒸汽量，以恢復(fù)至之前的速度。因此，球與中心軸的角度是用來控制輸出速度的。
飛球式調(diào)速器被認(rèn)為是控制發(fā)展史上的一個(gè)里程碑，飛球式調(diào)速器并不是瓦特發(fā)明的。關(guān)于應(yīng)用離心力控制速度，科學(xué)家惠更斯(1629-1695年)和胡克(1635-1703年)都曾鉆研過并設(shè)計(jì)了利用離心力控制速度的裝置。
到18世紀(jì)，在蒸汽機(jī)出現(xiàn)之前，離心力式調(diào)速器已經(jīng)在風(fēng)車上被大量應(yīng)用。風(fēng)車技術(shù)人員開發(fā)了許多新裝置，不過他們大多是工程師而不是科學(xué)家， 因此留下的文獻(xiàn)記錄很少。瓦特對蒸汽機(jī)的改進(jìn)始于1763年，當(dāng)時(shí)他在格拉斯哥大學(xué)幾位教授的幫助下，在大學(xué)里開設(shè)了一間小修理店。他修理了學(xué)校的一臺(tái)紐科門蒸汽機(jī)，但當(dāng)時(shí)蒸汽機(jī)的效率很低。此后，瓦特對蒸汽機(jī)進(jìn)行了一系列重大改進(jìn)：將冷凝器與汽缸分離，采用連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的曲柄傳動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)明了雙向汽缸、平行運(yùn)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)等。直到1788年，瓦特從其合伙人博爾頓處了解到已經(jīng)在風(fēng)車中廣為應(yīng)用的飛球式調(diào)速器，并意識(shí)到可以將它改進(jìn)后用于蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，以保證蒸汽機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，于是發(fā)明了采用飛球式調(diào)速器的蒸汽機(jī)。
1790年左右，佩里埃兄弟設(shè)計(jì)的調(diào)速器中引入了PID的積分作用。他們使用一個(gè)液壓裝置，在裝置中，流入容器的液體量和速度成比例關(guān)系，而且蒸汽閥由液位控制。1845年，西門子兄弟通過差速齒輪引入了積分作用。西門子兄弟還基于慣性輪引入了微分作用。自此調(diào)速器成了蒸汽機(jī)不可分割的一部分， 從18世紀(jì)末到今天，調(diào)速器也得到了發(fā)展。
蒸汽機(jī)的出現(xiàn)開辟了人類利用能源的新時(shí)代，使人類實(shí)現(xiàn)了機(jī)器大生產(chǎn)。 到1868年，約有75000臺(tái)飛球式調(diào)速器在英國使用。最初的飛球式調(diào)速器存在的主要問題是：只能在一個(gè)運(yùn)行條件下實(shí)現(xiàn)精確控制，即只能在小負(fù)載變化中運(yùn)行。用現(xiàn)在的話說，就是當(dāng)負(fù)載變化較大時(shí)，控制存在余差。
