相平面法是一種用於分析和研究非線性系統動力學行為的方法，由龐加萊（Poincaré）於1885年首次提出。這種方法通過在二維平面上繪製系統的狀態變數軌跡，來揭示非線性系統的穩定性、周期性、吸引子等特性。相平面法適用於一階和二階系統的線性部分，能夠清晰地展示系統運動軌跡的圖像，幫助分析系統的穩定性和自振盪。
在相平面法中，兩個變數構成的直角坐標系被稱為相平面，方程組的解在相平面上的圖象稱為相軌跡。相平面法是非線性控制系統常用的分析方法之一，是狀態空間法在二維空間特殊情況下的套用。它以時域分析法為基礎，用於分析非線性反饋控制系統在階躍輸入下的瞬態回響，以確定系統的穩定性、穩態誤差或求解初始條件問題。
相平面法的基本思想是將非線性系統的動力學方程轉化成一組一階微分方程，並將其表示為相平面上的向量場。這樣，系統的狀態變數就可以在相平面上以軌跡的形式展示。通過觀察相平面上的軌跡形狀和特性，可以推斷系統的穩定性和行為，如平衡點（穩定點）、極限環、吸引子等。通過分析軌跡的形狀、相交點以及變化趨勢，可以確定系統的穩定性、周期性或者混沌行為。
然而，由於繪製兩維以上的相軌跡十分困難，相平面法對於二階以上的系統幾乎無能為力。儘管如此，通過將相平面概念推廣到抽象空間，可以得到多維狀態空間，從而更全面地理解高階系統的動態行為。