在自动控制系统在发展过程中，必须先作理论的分析与研究，然后才作最后的设计，如此才能够获得合理的预期及可靠的结果。因此，在学习自动控制系统之前，必须需要具备相当的数学基础，方能获得学习上的突破。在控制系统的研究中，所需具备的数学基础包括有微分方程式、线性代数、拉普拉斯变换、复变函数、z变换等等。另一方面，由过去的单一输入单一输出（SISO）简单系统，发展至多输入多输出（MIMO）复杂系统，因此，现代控制的发展则需要更精深的数学基础，除了上述的数学外，现代控制理论是建立在矩阵理论、集合理论等等的高等数学基础