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本文研究了带有分数阶微分方程为主要约束的最优控制问题的数值求解方法以及微生物发酵分数阶动力系统的建模及其参数辨识问题.首先,在Caputo导数的意义下考虑分数阶最优控制问题,利用控制参数化方法进行数值求解,给出了对应的协态方程及梯度计算公式,分析了算法的收敛性,并用具体的数值算例说明算法的有效性,这一工作是首次利用控制参数化方法对分数阶最优控制问题进行求解,是具有一定开创性的研究成果.其次,对所研究的微生物发酵过程完成了分数阶动力系统的建模,讨论了分数阶动力系统解的存在性、唯一性、有界性以及系统的解