制御対象となる線形のシステムは、1階の連立部分方程式で記述できます。 バネ・マス・ダンパ系(右図)を例にします。 運動方程式: (この運動方程式は2階の微分方程式) ここで、とおくと、 となります。書き換えると さらに、行列表記にすると、 となります。ここで、 とおくと、 という形で表記できます。 この行列ベクトル形式で表示したシステムの方程式を 状態方程式 、ベクトルを 状態変数 といいます。 こういったシステムを実際に作り、観測するとき、必ずしもすべての状態変数が見えるわけでもなく、また単独で見えないこともあります。これを一般的に表記すると、 と書けます。前半は状態変数が出力にどう出てくるかを示し、後半は入力が観測値に漏れてくる量です(一般にはあまりありませんが、そういうことも想定しておきます)。この方程式を 出力方程式 と呼びます。 例:上の例で位置が見える場合 以上を一般的な形式で