模型参考自适应控制系统由4个部分组成：带有未知参数的被控对象、参考模型、带有可校正参数的反馈控制律、校正参数的自适应机制（见图）。参考模型是一个具有固定结构和恒定参数的理想系统。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。

模型参考自适应控制系统组成结构和工作原理示意图

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。自适应环节根据误差信号，按照事先设计的调整策略向自适应控制器发出调整信号。自适应控制器根据参考输入信号、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，使误差减小直至消失，即输出接近于理想状态。

在模型参考自适应控制系统中，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。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，可采用李雅普诺夫直接法或波波夫超稳定性理论的概念和方法来设计自适应律。