20世纪60年代以来，现代控制理论进入多样化发展时期，在广度和深度上进入新的阶段，并广泛应用于交通运输、生物控制、环境保护等方面.生物系统是典型的非线性复杂系统，其控制问题的研究己取得了一些成果，但仍有许多问题亟待解决.随着工业化程度的加深，环境污染问题也日趋严重，污染环境下生态系统的最优控制问题成为备受关注的热点问题.
　　本文主要以水产养殖为研究背景，建立养殖种群数学模型，研究了在藻类毒素污染环境下，水产养殖的最优捕获问题.并根据养殖业的实际情况，研究了种群生态系统在有限时间内的稳定性及有界性.在有限养殖时间内清除环境毒素并且实现最优捕获.全文工作主要包括以下几个方面:
　　(1)研究了一类单种群有限空间增长模型的最优控制问题.以鲢鱼和鳙鱼的养殖为背景，考虑到三毛金藻毒素的特性，建立了毒素污染环境下单种群的捕获模型.研究了系统在养殖周期内的稳定性，并针对三毛金藻毒素特有性质，有效清除养殖环境中的毒素，并实施最优捕获策略.
　　(2)研究了一类广义经济生物模型的最优控制问题.以银鱼养殖为背景，对养殖环境中藻华发生的情形进行建模，建立了藻类环境下广义生物经济模型，研究了微分代数系统的有限时间有界性，应用模糊方法，将广义生物经济模型转化为一类模糊广义系统，并以税收等经济因素作为控制变量，给出了系统在有限时间内具有成本上界的控制器设计方案.研究了一类偏生种群模型的最优控制问题.
　　(3)研究了一类具有年龄结构的种群增长模型的保成本最优控制问题.以对虾的养殖为背景，对幼年对虾及成年对虾在养殖环境中含有藻类毒素的情形进行建模，建立了具有年龄结构特征的非线性时滞种群捕获模型.研究了系统的有限时间有界性，通过对系统的模糊转化，利用模糊控制，依据理论和现实的两种不同情形，给出了有限时间内保成本控制器设计方案。
　　(4)研究了一类偏生种群模型的最优控制问题.共生关系作为一种几个种群共同生存、互惠互利的关系，被广泛的应用到养殖业，以达到改善水质、提高产量等目的.以莲藕和龙虾的混合养殖为背景，考虑到养殖环境中蚜虫病虫害随生长繁殖密度不断变化的情形，建立了病虫害污染环境下偏生种群的捕获模型.研究了系统的有限时间稳定性，给出了在清除环境毒素的情况下的最优捕获策略.