普遍認為最早應用于工業過程的控制器是詹姆斯·瓦特(1736-1819年)1788年應用于蒸汽機的飛球式調速器。下圖展示了飛球式調速器的工作原理：假定發動機運行在平衡狀態，兩個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，當蒸汽機負載增大時，它的速度減慢，兩個重球下跌到更小的錐面上旋轉，引起杠桿運動打開蒸汽室主閥(執行機構)，從而增加進入的蒸汽量，以恢復至之前的速度。因此，球與中心軸的角度是用來控制輸出速度的。
飛球式調速器被認為是控制發展史上的一個里程碑，飛球式調速器并不是瓦特發明的。關于應用離心力控制速度，科學家惠更斯(1629-1695年)和胡克(1635-1703年)都曾鉆研過并設計了利用離心力控制速度的裝置。
到18世紀，在蒸汽機出現之前，離心力式調速器已經在風車上被大量應用。風車技術人員開發了許多新裝置，不過他們大多是工程師而不是科學家， 因此留下的文獻記錄很少。瓦特對蒸汽機的改進始于1763年，當時他在格拉斯哥大學幾位教授的幫助下，在大學里開設了一間小修理店。他修理了學校的一臺紐科門蒸汽機，但當時蒸汽機的效率很低。此后，瓦特對蒸汽機進行了一系列重大改進：將冷凝器與汽缸分離，采用連續旋轉運動的曲柄傳動系統，發明了雙向汽缸、平行運動連桿機構等。直到1788年，瓦特從其合伙人博爾頓處了解到已經在風車中廣為應用的飛球式調速器，并意識到可以將它改進后用于蒸汽機的轉速控制，以保證蒸汽機的平穩運行，于是發明了采用飛球式調速器的蒸汽機。
1790年左右，佩里埃兄弟設計的調速器中引入了PID的積分作用。他們使用一個液壓裝置，在裝置中，流入容器的液體量和速度成比例關系，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。自此調速器成了蒸汽機不可分割的一部分， 從18世紀末到今天，調速器也得到了發展。
蒸汽機的出現開辟了人類利用能源的新時代，使人類實現了機器大生產。 到1868年，約有75000臺飛球式調速器在英國使用。最初的飛球式調速器存在的主要問題是：只能在一個運行條件下實現精確控制，即只能在小負載變化中運行。用現在的話說，就是當負載變化較大時，控制存在余差。
