Yuqorida tilga olingan psixologik va fiziologik usullar faqat real-hayotdagi odam-mashinasozlik mashinalarida yoki ishlaydigan masxarabozlar, simulyatorlar yoki test stenkalari mavjud bo'lgan taqdirda qo'llanilishi mumkin. Tizim dizayn bosqichida va chizmalarda bo'lsa, bu usullarni qo'llash mumkin emas. Bunday hollarda matematik usullar mavjud.Matematik muhandislik psixologiyasida quyidagi talablar qo'yiladi: o'lchov (o'zaro bog'liq bo'lgan ko'plab o'zgaruvchan nazorat jarayonlarining tavsifi), dinamizm (vaqt faktorini hisoblash), noaniqlik (operator faoliyatida tasodifiy, ehtimoliy komponentlar hisobi), faktorlilik (inson xatti-harakatining o'ziga xos xususiyatlarini hisobga olish, his-tuyg'ularini va boshqalarni) tavsiflovchi (inson faoliyatining ichki, psixofizik mexanizmlarini tavsiflash qobiliyati). Bundan tashqari, qo'llanilgan usullar inson faoliyati va mashinaning ishlashini yagona ko'rsatkichlar va xususiyatlar yordamida ifodalash imkoniyatini beradi.Quyidagi matematik modellashtirish usullari qo'llaniladi: axborot nazariyasi, quyosh nazariyasi, avtomatik nazorat nazariyasi, avtomatika nazariyasi, statistik echimlar nazariyasi. Biroq, ushbu usullarning har biri bitta yoki ikkita xususiyat uchun maqbuldir, boshqacha qilib aytganda, operator faoliyatining muayyan aspektlarini muvaffaqiyatli ta'riflaydi. Shuning uchun muayyan muhandislik va psixologik muammolarni hal qilishda juda ko'p usullarni qo'llash juda zarur. Hozirgi vaqtda axborot nazariyasi, quyosh nazariyasi, avtomatlashtirilgan nazorat nazariyasi bo'yicha eng keng tarqalgan usullar.
