用字母、數(shù)字和其他數(shù)學(xué)符號(hào)構(gòu)成的等式或不等式，或用圖表、圖像、框圖、數(shù)理邏輯等來(lái)描述系統(tǒng)的特征及其內(nèi)部聯(lián)系或與外界聯(lián)系的模型。它是真實(shí)系統(tǒng)的一種抽象。數(shù)學(xué)模型是研究和掌握系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的有力工具，它是分析、設(shè)計(jì)、預(yù)報(bào)或預(yù)測(cè)、控制實(shí)際系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)模型的種類很多，而且有多種不同的分類方法。

靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模型

靜態(tài)模型是指要描述的系統(tǒng)各量之間的關(guān)系是不隨時(shí)間的變化而變化的，一般都用代數(shù)方程來(lái)表達(dá)。動(dòng)態(tài)模型是指描述系統(tǒng)各量之間隨時(shí)間變化而變化的規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，一般用微分方程或差分方程來(lái)表示。經(jīng)典控制理論中常用的系統(tǒng)的傳遞函數(shù)也是動(dòng)態(tài)模型，因?yàn)樗菑拿枋鱿到y(tǒng)的微分方程變換而來(lái)的（見(jiàn)拉普拉斯變換）。

分布參數(shù)和集中參數(shù)模型

分布參數(shù)模型是用各類偏微分方程描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，而集中參數(shù)模型是用線性或非線性常微分方程來(lái)描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。在許多情況下，分布參數(shù)模型借助于空間離散化的方法，可簡(jiǎn)化為復(fù)雜程度較低的集中參數(shù)模型。

連續(xù)時(shí)間和離散時(shí)間模型

模型中的時(shí)間變量是在一定區(qū)間內(nèi)變化的模型稱為連續(xù)時(shí)間模型，上述各類用微分方程描述的模型都是連續(xù)時(shí)間模型。在處理集中參數(shù)模型時(shí)，也可以將時(shí)間變量離散化，所獲得的模型稱為離散時(shí)間模型。離散時(shí)間模型是用差分方程描述的。

線性和非線性模型

線性模型中各量之間的關(guān)系是線性的，可以應(yīng)用疊加原理，即幾個(gè)不同的輸入量同時(shí)作用于系統(tǒng)的響應(yīng)，等于幾個(gè)輸入量單獨(dú)作用的響應(yīng)之和。線性模型簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。非線性模型中各量之間的關(guān)系不是線性的，不滿足疊加原理。在允許的情況下，非線性模型往往可以線性化為線性模型，方法是把非線性模型在工作點(diǎn)鄰域內(nèi)展成泰勒級(jí)數(shù)，保留一階項(xiàng)，略去高階項(xiàng)，就可得到近似的線性模型。

物質(zhì)模型

物質(zhì)可分為實(shí)體物質(zhì)和場(chǎng)物質(zhì)。

實(shí)體物質(zhì)模型有力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)、輕質(zhì)彈簧、彈性小球等；電磁學(xué)中的點(diǎn)電荷、平行板電容器、密繞螺線管等；氣體性質(zhì)中的理想氣體；光學(xué)中的薄透鏡、均勻介質(zhì)等。

場(chǎng)物質(zhì)模型有如勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)等都是空間場(chǎng)物質(zhì)的模型。

狀態(tài)模型

研究流體力學(xué)時(shí)，流體的穩(wěn)恒流動(dòng)（狀態(tài)）；研究理想氣體時(shí)，氣體的平衡態(tài)；研究原子物理時(shí)，原子所處的基態(tài)和激發(fā)態(tài)等都屬于狀態(tài)模型。