時域分析是一種在時間域內研究控制系統性能的方法。它通過分析控制系統輸出量的時域表達式來評估系統的穩定性、瞬態性能和穩態性能。時域分析可以直接和準確地提供系統時間回響的全部信息，具有直觀和準確的優點。
在時域分析中，系統輸出量的時域表示可以通過微分方程或傳遞函式得到。傳遞函式是復頻域中的概念，可以用於間接評價系統的性能指標，特別是當初值為零時。時域分析的性能指標包括動態性能指標和靜態性能指標。動態性能指標有上升時間、峰值時間、調節時間、超調量和振盪次數，而靜態性能指標包括靜態偏差。
時域分析法通常涉及解出系統的微分方程，以獲得時間回響曲線。這些曲線和表達式用於分析系統的控制性能，如穩定性、快速性、平穩性和準確性。時域分析還涉及對系統結構、參數與性能之間的關係的研究。