在自动控制系统中，一般指被控制的装置、设备或过程为对象，如反应器、精馏设备、传热过程、燃烧过程等。从定量分析和控制系统设计角度，控制对象只是被控设备或过程中影响对象输入、输出参数的部分因素，并不是设备的全部。例如，在精馏过程控制中，定回流控制系统的控制对象，涉及精馏设备的回流管道；塔釜液位控制系统的对象，主要与塔釜有关。在简单控制系统中，工程上也有称被控参数为对象的，如流量控制、压力控制和温度控制中的流量对象、压力对象或温度对象等。在生产制造全流程的控制系统中，控制对象是指与产品质量、产量、成本和消耗等密切相关的综合性生产指标相关的过程。在控制系统中，需要控制使其与设定值保持一致的变量称为被控变量或被控参数；为了使被控变量与期望的设定值保持一致就需要一种控制手段，如流量等，用于调节的变量称为操纵变量或控制变量。

通常可以用传递函数、微分方程、状态方程、差分方程或基于数据和知识的方法来描述控制对象的特性，并可以用传统和现代的方法来分析控制对象的特性，设计和校正相应的控制系统，达到控制对象的优化控制。

在定量地设计和分析控制系统时，控制对象必须用有关参数随时间的变化规律（又称对象的动态特性）来表述，一般采用微分方程或状态方程的形式。例如，集总参数控制对象的动态特性可由向量场微分方程，描述，其中为控制对象的状态向量；为控制对象的控制向量；为控制对象的输出。这种用数学方程式定量地表示对象动态特性的形式称控制对象的数学模型。控制对象的机理复杂，难以建立精确的数学模型，可采用基于数据和知识的方法，如模糊逻辑、专家系统和神经网络等描述控制对象的动态特性。

在被控制的设备或过程中，控制系统设计时选取的被控变量和控制变量根据不同需要有不同的选择。如在夹套反应器控制系统中，通常选择夹套中冷却液流量为控制变量，而被控变量的选择也有多种方案。最常见的控制方案是选取反应器内的反应温度作为被控变量，此时的控制对象包括夹套在内，冷却液与反应物之间传递热量的速率、反应流体的质量及其热性能等。设计时须考虑这些因素影响控制系统的品质。有些场合可利用反应器内的压力作为被控变量，以间接达到快速、灵敏地控制反应温度的目的。这种情况的对象特性除考虑反应器本身外，还要涉及溶液蒸气压与温度的关系、反应器中气相压力与反应温度的关系等。在全流程的运行控制中，被控变量反映整条生产线的中间产品在运行周期内的质量、效率、能耗和物耗等相关多目标组成。

在设计控制系统时，控制变量也可能有多种选择。例如，在蒸汽加热器的温度控制中，蒸汽量和凝液量都可作为控制变量。选择时须考虑工艺合理、经济、响应快速等因素。当控制变量变动后，控制对象特性同样发生变化。

控制系统中，作为广义的控制对象，除控制器（调节器）以外的执行器（调节阀）及测量变送装置都包括在内。控制对象的优化控制就是在一定的约束条件下，调整控制系统的控制结构和参数，使系统性能在某种指标意义下达到最优。随着科学技术的发展，智能控制和先进控制技术已广泛应用。这种控制将人类的智能（如把自适应、自学习、探索等能力）引入控制系统，使其具有识别、决策等功能，从而使对象的优化和控制达到更高的阶段。