本文的研究对象是非线性脉冲微分系统。文章第一部分是探究带摄动的非线性脉冲微分控制系统的稳定性，借助变分Lyapunov函数方法，建立了一个新的比较定理。并在此基础上，给出了带摄动的脉冲控制系统关于两个测度的稳定性及渐进稳定性。然后在弱化比较定理条件的情形下，证明了带摄动的脉冲控制系统关于两个测度的稳定性及渐进稳定性的判别准则。为解决这类系统在实际问题中的应用提供理论依据。　　文章第二部分的研究工作集中在非线性脉冲微分系统及其最优控制在微生物发酵工程中的应用。利用Pontryagin极大值原理对多阶段混杂动力系统模型进行求解，给出微生物批式流加发酵最优控制策略的必要条件，并且研究了多目标优化控制问题解的存在性。最后，在新控制策略的基础上构造了多个切换时刻的优化算法，以计算问题的全局最优解。