工业自动化技术的发展历史大致可以分为以下几个阶段：

18 世纪以前：自动装置的出现

古代人类为了减轻劳动和利用自然界动力，造出了一些原始的自动装置。例如，公元前 14 至前 11 世纪，中国、埃及和巴比伦出现了自动计时装置——漏壶。中国三国时期使用了自动指向的指南车，据分析这可能是利用开环或闭环原理制成的自动装置。公元 1 世纪，古埃及和希腊的发明家创造了一些机器人或机器动物，用于教堂庙门自动开启、自动洒圣水等。中国天文学家张衡发明了对天体运行情况自动仿真的漏水转浑天仪和自动检测地震征兆的候风地动仪。1086 至 1092 年，中国苏颂等人把浑仪、浑象和自动计时装置结合建成了水运仪象台。近代，17 世纪以来，在欧洲一些国家也相继出现多种自动装置，如法国物理学家帕斯卡发明的能自动进位的加法器；荷兰机械师惠更斯发明的钟表及利用锥形摆作调速器；英国机械师李发明的带有风向控制的风磨，以及俄国机械师波尔祖诺夫发明的用于蒸汽锅炉水位自动控制的浮子阀门式水位调节器。

18 世纪末至 20 世纪 30 年代：自动化技术形成时期

1788 年，英国机械师瓦特发明了离心式调速器（又称飞球调速器），并将其与蒸汽机的阀门连接，构成蒸汽机转速的闭环自动控制系统，开创了近代自动调节装置应用的新纪元。19 世纪，人们开始采用自动调节装置解决工业生产中的控制问题。到 20 世纪 20 至 30 年代，美国开始采用 PID 调节器。

然而，自动调节器有时会造成系统不稳定，促使数学家研究系统稳定性问题。1868 年，英国物理学家麦克斯韦发表《论调速器》，总结了无静差调速器的理论。1876 年，俄国机械学家维什涅格拉茨基进一步总结调节器理论，并提出用线性微分方程描述整个系统，还推得系统的稳定条件，划分了稳定域和不稳定域。1877 年，英国数学家劳思提出代数稳定判据，1895 年德国数学家胡尔维茨也提出代数稳定判据的另一种形式。1892 年，俄国数学家李雅普诺夫发表《论运动稳定性的一般问题》，从数学方面给运动稳定性的概念下了严格定义，并研究出解决稳定性问题的两种方法。

20 世纪以后，工业生产中广泛应用自动调节装置，促进了对调节系统分析和综合的研究。1927 年，美国电气工程师布莱克在解决电子管放大器失真问题时引入反馈概念。1925 年，英国电气工程师亥维赛把拉普拉斯变换应用到求解电网络问题上，随后拉普拉斯变换被用于分析自动调节系统，传递函数也在此基础上被引入，成为分析自动调节系统的重要工具。基于传递函数发展起来的频率响应方法即频率法，成为经典控制理论中分析和综合自动调节系统的重要方法。

20 世纪 40 至 50 年代：局部自动化时期

这一阶段经典控制理论逐渐形成和发展，局部自动化也得到广泛应用。为解决军事上的火炮控制、鱼雷导航、飞机导航等技术问题，以分析和设计单变量控制系统为主要内容的经典控制理论与方法逐步形成。机械、电气和电子技术的发展为生产自动化提供了技术手段。1946 年，美国福特公司的机械工程师哈德首先提出用“自动化”一词描述生产过程的自动操作。1947 年，该公司建立了第一个生产自动化研究部门。1952 年，迪博尔德出版了第一本以“自动化”命名的《自动化》一书，他认为“自动化是分析、组织和控制生产过程的手段”。自动化在机械制造中的应用形成了机械制造自动化；在石油、化工、冶金等连续生产过程中的应用，形成了过程自动化；电子计算机的推广和应用，则使业务管理实现了自动化。

20 世纪 50 年代末至今：综合自动化时期

现代控制理论形成并发展，系统辨识、建模与仿真、自适应控制和自校正调节器、遥测、遥控和遥感等技术也相继出现。20 世纪 50 年代末到 60 年代初，大量的工程实践，尤其是航天技术的发展，涉及众多多输入多输出系统的最优控制问题，经典控制理论难以解决，于是产生了以极大值原理、动态规划和状态空间法等为核心的现代控制理论，为发射第一颗人造卫星提供了控制手段，并保证了后续若干空间计划的实施。控制工作者开始用状态空间法考虑系统内部结构，这是对控制系统规律认识的重大飞跃。

60 年代中期以后，现代控制理论在自动化中的应用，特别是在航空航天领域，催生了一些新的控制方法和结构，如自适应和随机控制、系统辨识、微分对策、分布参数系统等。与此同时，模式识别和人工智能也发展起来，出现了智能机器人和专家系统。

70 年代中期，自动化面向大规模、复杂的系统，如大型电力系统、交通运输系统、钢铁联合企业、国民经济系统等。运用现代控制理论方法已难以取得理想效果，于是出现了大系统理论与方法。80 年代初，随着计算机网络的迅速发展，管理自动化取得较大进步，出现了管理信息系统、办公自动化、决策支持系统。人类开始综合利用传感技术、通信技术、计算机、系统控制和人工智能等新技术和新方法，来解决工厂自动化、办公自动化、医疗自动化、农业自动化以及各种复杂的社会经济问题，研制出了柔性制造系统、决策支持系统、智能机器人和专家系统等高级自动化系统。

工业自动化技术在未来可能会呈现以下几个方面的发展趋势：

更加智能化：自动化设备将具备更高级别的智能化功能，例如自主学习、自主决策和自主优化等。通过人工智能、机器学习等技术，工业自动化系统能够对生产数据进行深度挖掘和分析，实现生产过程的预测、优化和自适应调整，进一步提高生产效率和产品质量。

产业协作与互动更紧密：企业之间将通过数字化平台实现更紧密的协作和互动，共同推动产业的发展和创新。消费者也可能更深入地参与到产品的设计和生产过程中，实现更加个性化的定制和生产。

绿色可持续发展：为应对全球环境问题，企业会采用更环保的技术和设备，以实现更节能、减排和可持续的生产方式。同时，政府可能会制定更严格的环保法规和标准，促使工业自动化向绿色发展转型。

深度融合新技术：5G 通信、物联网、云计算、大数据等新兴技术将与工业自动化进一步深度融合。这将使生产制造在柔性化、智能化、高度集成化等方面的优势不断放大，例如实现设备之间更便捷的信息交互、更高效的生产和更低的成本。

模块化发展：工业自动化可能会朝着模块化的方向发展，通过将各种功能模块进行组合和协同，实现更灵活、高效的生产流程。不同的机器和设备可以像搭积木一样进行快速配置和调整，以适应不同的生产需求和任务变化。

人机协作加强：虽然自动化程度会不断提高，但人机协作仍将是重要的发展方向。人类的逻辑思维、情感思维和应变能力等与智能机器的高效、精准执行相结合，将创造更高效、更安全的工作模式。

提高可靠性和安全性：随着工业自动化系统的广泛应用，对其可靠性和安全性的要求也将越来越高。未来的发展中，会更加注重系统的稳定性、故障预测与诊断，以及网络安全防护等方面，以确保生产过程的连续稳定和人员设备的安全。

拓展应用领域：工业自动化技术将不仅仅局限于传统的制造业领域，还可能会在更多的行业得到应用，如医疗、物流、农业等，推动这些行业的生产方式变革和效率提升。

国产化率提升：随着国内企业技术研发实力的增强和产品性能的不断提升，在工业机器人、数控机床、半导体设备等自动化设备领域，国产替代进程有望加快，国内企业将在高端产品市场获得更多份额。