چکیده: هدف این پایان‌نامه، توسعه مدل‌های بیولوژیکی جدید و استفاده از روش‌های بهینه‌سازی در این مدل‌ها است. قدرت محاسباتی سریع و ارزان برای اجرای مدل‌های پویای پیچیده در زیست‌شناسی امکان پذیر است. با این حال، این مدل‌ها به طور طبیعی توسعه می‌یابند، و بسیاری از آنها نمی‌تواند ویژگی‌های یک مدل را به دیگری متصل کند. علاوه براین، پیشرفت‌های اخیر در کنترل بهینه عددی وجود دارد که هنوز به مدل‌های بیولوژیکی اعمال نشده‌اند. در این پایان‌نامه، ما نشان می‌دهیم که چگونه یک مدل بیولوژیکی موجود را می‌توان برای ترکیب ویژگی‌هایی از مدل‌های دیگر گسترش داد. و به‌علاوه نشان می‌دهیم که روش‌های کنترل بهینه عددی می‌تواند به راحتی استراتژی‌های مناسب برای مدیریت سیستم‌های در حال توسعه را تعیین کنند. به طور خاص، یک مدل دینامیکی جدید اصلاح شده را برای سیستم تنظیم قند خون با ترکیب اثرات تمرین و تزریق انسولین به یک مدل موجود با 8 متغیر حالت توسعه می‌دهیم. در اینجا مسئله کنترل بهینه را تعیین می‌کنیم که هدف آن تعیین زمان تزریق بهینه، حجم تزریق بهینه و یک رژیم ورزشی مطلوب برای تنظیم سطح قند خون است. یک روش عددی، بر اساس مفهوم پارامتر کنترل و یک تبدیل مقیاس زمانی، برای حل مسئله کنترل بهینه طراحی شده است. نتایج عددی را برای 5 سناریو نشان می‌دهند که رژیم‌های درمان بهینه می‌توانند از طریق رویکرد پیشنهادی به راحتی قابل تشخیص باشند.