هندسة التحكم إحدى فروع الهندسة المبنية على النماذج الرياضية للظواهر المتعددة وتحليل الأداء الديناميكي لهذه الظواهر باستخدام نظرية التحكم لخلق متحكمات قادرة على جعل هذه الأنظمة تعمل بطريقة معينة. حيث يقوم نظام التحكم بإدارة، أو إعطاء أوامر، أو توجيه، أو تنظيم سلوك للأجهزة ،أو الأنظمة الأخرى باستخدام حلقات التحكم. وهذه الانظمة لها تطبيقات كبيرة في حياتنا اليومية تبدأ من الانظمة البسيطة مثل منظم حرارة الذي يتحكم في السخان المنزلي، إلى أنظمة تحكم صناعية كبيرة تُستخدم للتحكم في العمليات أو الآلات. يتم استخدام تطبيقات الدوائر الكهربية ومعالجات الإشارات الرقمية والمتحكمات الصغيرة، بالإضافة إلى أجهزة الاستشعار والأجهزة المتعلقة بتنفيذ عملية التحكم. تنقسم انظمة التحكم الى قسمين حسب طبيعة عملها هما نظام التحكم بحلقة مفتوحة ونظام التكم بحلقة مغلقة. في النظام ذو الحلقة المفتوحة، يكون إجراء التحكم من المتحكم مستقلًا عن متغير العملية. مثال على ذلك هو الغلاية المركزية التي يتحكم بها المؤقت فقط. يكون إجراء التحكم هو تشغيل الغلاية أو إيقافها حيث تمثل درجة الحرارة متغير العملية في حين يشغّل هذا المتحكم نظام التسخين لفترة زمنية ثابتة بغض النظر عن درجة حرارة المبنى. ما في نظام تحكم مغلق الحلقة، يعتمد إجراء التحكم من المتحكم على متغير العملية المطلوب والفعلي. في حالة مشابهة للسخان، يستخدم هذا النظام منظم حرارة لرصد درجة حرارة المبنى، ويُرجِع إشارة لضمان حفاظ مُخرج المتحكم على درجة حرارة المبنى قريبة من تلك المحددة على منظم الحرارة. يحتوي المتحكم مغلق الحلقة على حلقة تغذية مرتدة تضمن قيام المتحكم بإجراء تحكم لضبط متغير العملية عند نفس قيمة الضبط. لهذا السبب، يطلَق على متحكمات الحلقات المغلقة أيضًا متحكمات بالتغذية المرتدة. من جانب اخر تقسم نظرية التحكم بشكل اساسي إلى قسمين كبيرين، الكلاسيكي والحديث، والتي لها آثار مباشرة على تطبيقات هندسة نظم التحكم. ويقتصر نطاق نظرية التحكم الكلاسيكية على الدخل المفرد والخرج حيث يتم تحليل النظام في المجال الزمني باستخدام معادلات تفاضلية في المجال العقدي وباستخدام تحويلات لابلاس، أو في المجال الترددي بالتحويل من المجال العقدي. المتحكمات المصممة باستخدام النظرية الكلاسيكية غالباً ما تتطلب ضبط في الموقع لتصحيح تقريبات التصميم ونظراً لسهولة تصميم المتحكم باستخدام النظرية الكلاسيكية بالمقارنة مع النظرية الحديثة فانه يتم استخدامه في معظم التطبيقات الصناعية. في المقابل تتم نظرية التحكم الحديثة في فضاء محدد وتتعامل مع انظمة بمدخلات ومخرجات متعددة هذا يتغلب على القيود المفروضة على نظرية التحكم الكلاسيكية في مشاكل تصميم أكثر تعقيدا، مثل التحكم في الطائرات المقاتلة.