在給定約束條件下，使系統的某種性能指標具有最優值（極大或極小值）的自動控制系統。構成最優控制系統的控制規律稱為最優控制，相應的系統運動軌跡稱為最優軌線，而對應的性能指標值稱為最優指標值。最優控制系統有開環和閉環兩種結構形式。在開環最優控制系統中，控制信號被設計成與系統狀態無關的時間函數。在閉環最優控制系統中則把控制信號設計成系統狀態的函數。閉環最優控制在抑制擾動的影響和對參數變動的不敏感性方面均優於開環最優控制（見最優控制理論）。最優控制系統的應用始於500年代最速電機拖動系統的設計，60年代在航天器軌道控制和軟著陸等航天控制的應用中獲巨大成功，對自動控制技術的發展起瞭重大推動作用。此後最優控制系統得到廣泛應用。理論上比較成熟和應用較廣的最優控制系統有線性二次最優調節和跟蹤系統(見線性調節器)、最速控制系統和最省燃料控制系統等。這些系統不僅能獲得技術經濟上的效益而且還具有穩定性、魯棒性等優良的動態品質。當被控系統具有隨機變化因素或受到隨機幹擾的作用時，系統的最優性能指標應采用統計平均值。這類系統稱為隨機最優控制系統(見隨機控制理論)。線性二次型高斯(LQG)隨機過程的最優控制系統是理論上最成熟、應用最廣泛的隨機最優控制系統。當被控系統受到多個控制輸入的同時作用、而各控制輸入的性能指標設計準則又不相同時的控制問題就是微分對策。微分對策是最優控制的推廣，可用於解決具有對抗性的復雜場合下的最優控制問題。
參考書目
A.E.佈賴森，何毓琦著，錢浩文等譯：《應用最優控制:最優化、估計、控制》,國防工業出版社,北京,1982。(A.E.Bryson, Jr.Yu-Chi Ho: Applied Optimal Control: Optimization, Estimation，and Control, John Wiley & Sons, New York,1975.)