Το αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μεθόδων μη γραμμικού ελέγχου με στόχο τον έλεγχο πολύπλοκων μη γραμμικών δυναμικών συστημάτων πολλαπλών εισόδων - πολλαπλών εξόδων. Ιδιαίτερη έμφαση θα δοθεί στην ανάπτυξη μεθόδων οικονομικού προβλεπτικού ελέγχου (economic model predictive control) με στόχο οι μέθοδοι οι οποίες θα αναπτυχθούν, να εφαρμοστούν σε περίπλοκες φυσικές διεργασίες, όπως αυτές των βιολογικών καθαρισμών. Οι διεργασίες αυτές λόγω της αυξημένης πολυπλοκότητας τους εμφανίζουν αρκετές προκλήσεις όσον αφορά sτην κατασκευή αποδοτικών ελεγκτών, οι οποίοι θα πρέπει να είναι σε θέση να επιτυγχάνουν συγκεκριμένες προδιαγραφές, τόσο ως προς τη λειτουργία του συστήματος, όσο και ως προς την κατανάλωση ενεργειακών πόρων. Προκειμένου να επιτευχθούν αυτοί οι στόχοι, στο πλαίσιο της διδακτορικής διατριβής θα αναπτυχθούν και μέθοδοι αναγνώρισης των δυναμικών συστημάτων, οι οποίες θα βασίζονται σε τεχνικές υπολογιστικής νοημοσύνης, όπως για παράδειγμα η ασαφής λογική, τα νευρωνικά δίκτυα, ο εξελικτικός υπολογισμός και η ευφυία σμήνους. Ακόμη, σε συνέχεια των προαναφερθέντων στόχων, ιδιαίτερη έμφαση θα δοθεί στη μελέτη της ευστάθειας και της ευρωστίας των ελεγκτών που θα σχεδιαστούν. Πιο συγκεκριμένα, θα χρησιμοποιηθούν μέθοδοι ανάλυσης της ευστάθειας και της ευρωστίας μέσω θεωρημάτων και συναρτήσεων Lyapunov με στόχο την απόδειξη της ολικής σταθεροποίησης των δυναμικών συστημάτων με την ενσωμάτωση των ελεγκτών. Τέλος, τμήμα της διατριβής θα αφιερωθεί σε τρόπους κατασκευής και επίλυσης των προβλημάτων μαθηματικής βελτιστοποίησης, τα οποία εμφανίζονται τόσο στη διαδικασία αναγνώρισης των δυναμικών συστημάτων όσο και στη διαδικασία εφαρμογής των προβλεπτικών ελεγκτών.