任何领域里，最佳化设计通常是良好的工程设计中所追求的，目前以最佳控制最能表现其设计成效。最佳控制通常是以数学最佳化步骤达成，首先，被控程序需具有精确的数学模式，而且必须定义特定的价值函数，再对此价值函数要求最小或最大而达系统之最佳化。最佳控制理论系选定控制法则之参数，使得经控制后系统达最佳状态。虽然如此的数学合成技巧可以避免重复试误的过程，然而，常因价值函数定义得不切实际而无法得到真正的最佳系统。最佳控制的数学描述包括：被控系统之描述、被控系统之限制、目标之达成的描述、评定最佳性能准则等描述四大部分。描述方法可以是连续系统或不连续系统，可以使用状态变数表示法，亦可使用转移函数表示法为之。系统之可控性相当重要，倘若系统为不可控制者，则最佳控制之设计结果毫无意义可言。