최적 제어는 시스템의 성능 지표를 최대화하거나 비용을 최소화하는 방식으로 제어기를 설계하는 기법이다. 성능 지표로는 에너지 소비, 시간, 오차 등을 설정할 수 있으며, 주어진 제약 조건 하에서 가장 효율적인 제어를 수행하도록 한다. 이를 위해 수학적 최적화 기법을 사용하여 제어 입력을 계산하고, 시스템이 목표 성능을 달성하도록 한다.

최적 제어는 항공, 자동차, 로봇 등의 고성능 시스템에서 많이 활용되며, 주로 선형 2차 비용 함수에 기반한 선형 이차 최적 제어(LQR)와 같은 방법론이 사용된다. 또한 비선형 시스템에도 적용 가능한 방법으로 확장된 형태의 최적 제어 기법이 연구되고 있다.