特性隨時間變化的系統，又稱變係數系統。火箭是時變系統的一個典型例子，在飛行中它的品質會由於燃料的消耗而隨時間減少；另一個常見的例子是機械手,在運動時其各關節繞相應軸的轉動慣量是以時間為引數的一個複雜函數。時變系統的特點是，其輸出回應的波形不僅同輸入波形有關，而且也同輸入信號加入的時刻有關。這一特點增加瞭分析和研究的複雜性。對於時變系統來說,即使系統是線性的,也隻能採用時間域的描述。描述的基本形式是變係數的微分方程或差分方程。時變系統的運動分析比定常系統要要復雜得多。在工程中，應用最廣的是所謂凍結系數法，這一方法的實質是在系統工作時間內，分段將時變參數“凍結”為常值，從而可分段地把系統看成為定常系統進行研究。通常，凍結參數法隻對參數變化比較緩慢的時變系統才有效。對時變系統控制的一個可能的方案是，在采用估計器對參數進行在線估計的同時，采用適應控制系統實現控制。