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Uma noção importante neste tipo de modelização é a noção de estado. Sendo assim o estado de um sistema dinâmico é o número mais pequeno de variáveis (chamadas de variáveis de estado), de maneira que, com tendo conhecimento dessas variáveis e em conjunto com o conhecimento da entrada no processo para t>0,  se torne possível determinar integralmente o comportamento do sistema para qualquer instante de tempomaior que 0. Sendo chamadas de variáveis de estado, de um sistema, ao menor conjunto de variáveis que define o estado de um sistema dinâmico.
Se forem necessárias n variáveis de estado para definir completamente o comportamento de um sistema, então essas n variáveis são as componentes do vector de estado do sistema.
Designa-se por espaço de estados ao espaço de dimensão n cujos eixos de coordenadas consistem no eixo x1, x2, …., xn.
A primeira coisa a fazer para aplicar o espaço de estados a um sistema físico é a selecção das variáveis do sistema que representarão o seu estado.
Na escolha das variáveis de estado devemos optar sempre que possível, escolher as variáveis do sistema que estejam directamente relacionadas com variáveis físicas, aquelas que podem ser medidas ou observadas directamente.
A selecção das variáveis de estado tendo em conta as variáveis físicas, é efectuada com base nos elementos armazenadores de energia do sistema.
A seguir vem uma tabela com os elementos armazenadores de energia.
A tabela 4 [30], mostra uma lista dos elementos armazenadores de energia e da variável física a que correspondem.

Tabela 4 - Elementos armazenadores de energia

Para colocar o sistema na notação de espaço de estados, ele tem de ser colocado na seguinte forma

   (78)
  (79)

onde:
 - Vector de estado do sistema. (vector de ordem n)
  - Vector de saída do sistema. (vector de ordem m)
  - Vector de entrada do sistema. (vector de ordem r)
  - Matriz de estados do sistema. (matriz )
  - Matriz de entrada do sistema. (matriz )
  - Matriz de saída do sistema. (matriz )
  - Matriz de transmissão directa do sistema. (matriz )

Se o sistema for representado por um sistema de equações diferenciais de primeira ordem, então, a sua passagem para a notação em espaço de estados é facilmente conseguida.