图1是说明模型参考适应控制系统组成结构和工作原理的示意图。其中，参考模型是一个具有固定结构和恆定参数的理想系统。在系统的参考输入作用下，模型的输出被规定为系统的受控对象所应具有的理想输出。由于外界干扰和内部的随机变化(参数漂移等)，受控对象的实际输出与理想输出之间会出现误差e(t)。自适应环节根据误差信号，按照事先设计的调整策略（自适应律）向自适应控制器发出调整信号。控制器根据参考输入信号r(t)、受控对象实际输出的反馈信号和调整信号，对受控对象发出相应的控制信号，使误差e(t)减小以至消失，也就是使受控对象的输出接近于理想状态。

在模型参考适应控制系统中，自适应环节常是非线性的。如果设计不当，可能使整个系统失去稳定（见稳定性）。自适应律的合理设计是模型参考系统设计中的核心问题。为使系统稳定工作，可採用李雅普诺夫直接法（见李雅普诺夫稳定性理论）或波波夫超稳定性理论的概念和方法来设计自适应律。在图2 的系统中，受控对象是一个一阶系统,它的传递函式为K/(Ts+1)。其中K为未知参数，是需要自适应调整的增益，T是已知常数。参考模型的传递函式是K0/(Ts+1)， K0是理想增益。对于这个系统，适应控制器是一个增益可调的放大器。它是按照李雅普诺夫方法来设计的，其中取李雅普诺夫函式V(e，x)=e2+λx2,λ≥0，x=K0- KS，KS是实际的系统增益。按照图2的结构组成的适应控制系统可稳定地工作，且可使输出偏差e(t)趋于零。