自动化控制系统根据不同的被控对象，通常可分为如下十二种控制方案。
1 单回路控制
控制方案中最为常见的一种，由一台调节器，一台传感器，一台执行器构成负反馈闭环进行定值控制。
2 串级控制
两个调节器相串联，主调节器的输出作为负调节器的给定，适用于时间常数及纯滞后较大的对象，如加热炉的温度控制。
3 比值控制
控制两种物料保持一定的比值关系。比值控制可分为单闭环比值控制、双闭环比值控制、串级比值控制、逻辑比值控制四种。如进重油气化炉的氧气和重油流量之间的比值控制。
4 均匀控制
控制两个有关的变量，使它们都是平缓变化，相互兼顾，从组成的仪表设备来看它们与单回路没有什么差别，主要差别在于传感器的量程确定（适当大一些）和调节器的参数整定上。如乙烯装置中脱丙烷塔的出料直接作为脱乙烷塔的进料，采用均匀控制系统既保证脱丙烷塔的液位，还要兼顾脱丁烷塔的进料流量。实际生产中，均匀控制通常分为简单均匀控制，串级均匀控制，双冲量均匀控制三种。
5 分程控制
由一个调节器去控制两个或两个以上的调节阀，用于一个被控变量需要两个或两个以上的控制变量来分阶段进行控制或者控制变量需要大幅度改变的场合。如化学工业中夹套反应器温度的控制；天然气为原料生产合成氨的大型氨厂中一段炉烧嘴燃料气压力的控制和废水中和过程的PH控制等。
6 模拟计算单元的控制（随动控制、预估控制）
调节器的给定值因为该被控变量无法直接用仪表测量出来，由模拟计算单元根据工艺工况的变化随时计算出来的值给出，如对某些流量需进行温度、压力校正然后实施控制和精馏塔的热焓控制等。
7 选择控制（超驰控制、取代控制）
调节器的流量值可以根据工艺的要求自动选择一个最高值、最低值或者可靠性，亦可以根据工艺的工况来自动选择预先设计好的几种控制系统的结构和组成。如使用触媒的固定床反应器温度控制，乙烯装置中塔釜压力与冷剂液位选择性控制等。
8 前馈控制
调节器根据干扰的大小、不等被控变量发生变化，直接进行校正控制，其常与反馈控制结合在一起使用，如热交换器的热焓控制和锅炉汽包液位的三冲量控制等。
9 非线行控制
当被控对象非线性较为严重时使用非线性控制，以起到补偿，平稳运行的目的。非线性控就是对对象的非线性进行补偿控制。如尿素装置的低压銨储槽液位控制和石化行业中的PH值控制等。
10 采样控制（间歇控制）
调节器的输入输出是断续的，即调节一段时间再保持一段时等等看。它常用于纯滞后特别大的对象，以防止控制作用超调。如石化行业中的轻油脱酚塔温度的控制。
11 模糊控制
模拟人的操作方式进行判断，推理并调节，常用于控制对象特性复杂，较难控制
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的场合。模糊数学是其理论基础，如热处理中的均匀炉温控制。
12 解耦控制
消除控制对象内部存在的相关作用，保证控制品质，其常用于控制对象中有几个严重相关的被控变量的控制系统中。如精馏塔塔釜液位和塔底温度的控制。
此外，还有多输出、自适应、 约束 、智能、极值、最优时间等控制方案。每一次控制技术理论的突破，都带来了控制技术方案的进步。先进过程控制是数字控制技术的产物，多变量预估控制通过在未来时段（预测时域）上优化过程的输出来计算最佳输入序列的算法是先进过程控制的代表，具有更强的鲁棒性。