目前，MATLAB產品在控制系統設計領域的應用已經被廣泛認可，成爲了控制系統設計的標準化軟件之一。凡是涉及到控制系統開發設計工作的人員，幾乎人人皆知MATLAB在控制系統開發中的應用。在國內，許多著名高校紛紛爲學生開設以MATLAB爲輔助工具的課程，每年有上萬名掌握着專業知識和MATLAB使用技能的畢業生走向工作崗位。這一切，皆因MathWorks公司通過多年的努力，爲控制系統設計提供了一套最完整的工具集。這些工具涵蓋了控制系統的設計實現的方方面面，包括對象模型建立、控制算法開發、動態系統仿真、實時快速控制器原型、嵌入式產品實現等整個控制系統開發流程。在控制系統開發過程中的每一項任務都是圍繞統一的模型進行的，我們稱之爲基於模型的控制系統設計。
基於模型的控制系統設計的流程大體上分爲如下幾個階段：
| 數據分析與建模 | |
| 控制系統設計與分析 | |
| 系統模型仿真優化 | |
| 模型實時仿真測試驗證 | |
| 嵌入式系統開發 |
MATLAB產品提供了一個強大的基於模型的控制系統設計開發集成環境，能夠支撐上述各個階段的工作，如下圖所示：
MATLAB 產品在控制系統設計應用過程中的分佈
數據分析、建模是基於模型的控制系統設計第一步，利用MATLAB提供的各種工具箱，不僅可以直接從實際環境中獲取數據，還可以對獲取的數據進行分析處理，建立控制對象的模型。Data Acquisition Toolbox
提供從基於PC的插卡式數據採集硬件中獲取數據的能力。
Signal Processing Toolbox
提供了信號分析和時序系統建模用的工具
System Identification Toolbox
可由實測的輸入/輸出數據來辨識線性模型的交互式工具環境，方便的GUI圖形界面簡化了用戶在數據預處理和反覆預測模型和驗證擬合準確度過程中的工作。
控制系統的設計分析是基於模型的系統設計重要的一步，在這一階段，工程師不僅需要進一步確立控制對象的數學模型，還需要對控制對象數學模型的各種特性進行分析，然後設計出滿足指標要求的控制器。與控制系統設計分析相關的工具箱提供了諸多功能強大的可視化開發工具，不僅涵蓋了傳統的根軌跡、波特圖等頻域設計方法，還包括了LQG、H∞等現代控制系統設計方法。
Control System Toolbox
實現了大多數流行的“經典”的和“現代”的線性控制系統設計分析方法，來用於分析、設計控制系統，提供了可視化的SISO設計工具和LTI系統觀測器。
Fuzzy Logic Toolbox
提供了直觀的圖形環境，可支持最先進的模糊邏輯方法
Robust Control Toolbox
魯棒控制工具箱提供了用於多變量控制系統設計和分析的高級算法。
μAnalysis and Synthesis Toolbox
利用H∞最優化控制和結構奇異μ進行魯棒控制設計的工具箱
LMI Control Toolbox
專用於魯棒控制設計中的凸優化問題，基於最先進的可解線性矩陣不等式問題的程序處理
Model Predictive Control Toolbox
常用於工業控制，解決實際工作中涉及有約束條件的大型、多變量（I/O）系統的過程控制問題
Model-Based Calibration Toolbox
包含可視化的圖形工具，幫助用戶設計標定試驗，對模型運行的結果進行統計，完成複雜系統的標定工作。工具箱中主要包含兩種圖形工具mbcview和CAGE，分別用於不同類型的系統模型標定。
系統模型的仿真優化
系統模型的正確與否將直接影響到系統後續的設計工作，所以系統模型的仿真和優化是基於模型的控制系統設計重要的一環。在軟件環境中進行動態系統模型的仿真不僅可以較早的排查系統設計的缺欠和錯誤，還有助於設計者更好的理解系統模型的行爲，從而完成對模型和控制系統算法的優化。在這一步驟中，MATLAB產品提供的Simulink工具，是建立動態系統模型，進行數學仿真優化的最佳工具。此外，MATLAB的產品中還包括了針對電力電子系統的SimPowerSystem模塊庫、針對機械系統仿真的SimMechanics模塊庫、針對航空航天和國防領域的Aerospace模塊庫。 Simulink
圖形化動態系統建模與仿真環境，Simulink具有數百種預定義的系統環節模型，精確可靠的積分算法和直觀的圖形建模工具。依託Simulink強健的仿真能力，用戶能夠建立逼真的系統仿真模型，對設計進行評估並及時修正錯誤。
Stateflow
對真實世界中常見的事件驅動行爲進行建模與仿真的圖形化環境。利用有限狀態機概念、狀態流程圖表示，能夠清晰地描述事件驅動系統的複雜邏輯。
Aerospace Blockset
提供了建立航空航天飛行器飛行仿真的核心模塊，其中包括大氣模型、重力模型、風擾動模型、推進器模型、控制器模型、6自由度運動方程、各種座標變換等模塊，這些模塊將使建立航空航天飛行器的仿真模型的時間大爲縮短。
SimPowerSystems
包含了電力系統中根據電磁和機電暫態方程建立的一般元件數學模型，採用電力系統的標準圖標。它爲電力系統的發電、輸電、配電系統的設計提供了強有力的解決方案。對於複雜而又獨立的電力系統（諸如汽車、飛機和工廠等等）
來說，它無疑也是一個理想的工具。SimMechanics
包含了基於一般力學的機械系統模塊，包括鉸鏈、約束、位移/角度傳感器、力/力矩作用等元件。它爲各種機械系統的機械部件建模提供了強有力的手段，結合Simulink則可以非常方便地建立諸如機器人手臂和複雜機械控制系統的模型。
Virtual Reality Toolbox
提供在Unix/Linux和PC平臺下的虛擬現實系統的解決方案。採用MATLAB/Simulink計算得到的各種數據可以直接驅動VRML語言建立的虛擬現實模型，是系統仿真結果可視化的理想工具。
爲了保證算法在實時環境中工作的有效性和可靠性，需要對算法進行實時環境下的測試和驗證。這時可以通過Real-Time Workshop自動生成Simulink仿真模型的實時代碼，經過編譯鏈接後下載到實時仿真計算機上運行。生成代碼的所需的操作是十分簡單的，在進行了必要的配置工作後只需鼠標輕輕一點就可完成。通過這種自動代碼生成方式，避免了大量的手工編寫代碼的工作，所有的修改都在模型一級進行，使用起來非常方便快捷。另外利用MATLAB提供的基於PC的實時仿真平臺，用戶可以方便地搭建自己的實時仿真系統，完成諸如系統原型驗證，實時在線調參等工作。
Real-Time Workshop與 Stateflow Coder
直接從Simulink 模型與 Stateflow 框圖中生成高效的可移植C語言代碼。只需要簡單的操作，用戶無需繁瑣的手工編程與調試就可以生成應用代碼。 Real-Time Workshop 與Stateflow Coder 能夠自動編譯、連接和下載可執行代碼到實時目標處理器上。通過自動生成實時代碼，使用戶可以高效可靠地在實時環境下測試、評估與迭代自己的設計。
xPC Target
提供了在普通PC機上運行的實時內核和豐富的I/O模塊庫。利用xPC Target，用戶可以將一臺運行着xPC實時內核的PC作爲實時目標機，由Real-Time Workshop生成的代碼可以直接在此目標機上運行。通過在目標機上配備各種xPC所支持的硬件接口卡，可以與外部的物理對象或設備直接連接。xPC Target 是控制系統快速原型與硬件在迴路仿真的理想工具。
利用xPC Target進行系統實時仿真
xPC Target Box
基於工業PC標準的系統，提供具有一定可靠性和可擴展I/O的實時仿真硬件平臺。利用內建的xPC內核可以運行Real-Time Workshop和xPC Target生成的實時應用程序。利用xPC Target Box用戶可以不必建立自己的仿真硬件系統就可以完成實時快速原型測試任務。
算法實時測試和驗證完成後，就到了基於模型的控制系統設計的最後步驟—嵌入系統實現，在這一步驟MATLAB的工具提供了高效的產品級代碼生成與實現能力。生成的代碼可以被用於生產過程，也能被配置成嵌入式目標應用。Real-Time Workshop Embedded Coder
Real-Time Workshop的擴展，將Simulink模型轉變爲嵌入式的、離散時間系統的代碼。在RAM, ROM, CPU 資源受限的系統上，Real-Time Workshop Embedded Coder是理想的代碼生成工具。Real-Time Workshop Embedded Coder生成的代碼靈活、可靠、高效、易於維護並符合工業標準，基本達到或超過手寫代碼的優化效率。
xPC Target Embedded Option
在爲小批量產品開發的控制系統應用中，利用xPC Target 與xPC Target Embedded Option，用戶可以方便地將帶有Intel或 AMD處理器的PC硬件作爲應用環境。在低成本的PC系統上，用戶的應用程序可與 xPC Target 實時內核結合形成獨立的實時控制計算機，直接用於實際的控制過程中。xPC支持基於x86的計算機體系，例如普通的PC機、CompactPCI、 PC/104、工業PC等。