مسائل کنترل بهینه غیرخطی، در شاخه های مختلف علوم و مهندسی کاربرد دارند. موضوع اصلی در حل عددی مسائل کنترل بهینه، زمان محاسباتی و کیفیت جواب ها است. پیداکردن جواب بهینه سراسری این مسائل در حالت کلی، سخت است. روش های مبتنی بر شرایط لازم و کافی بهینگی، که بر مبنای اصل مینیمم پونتریاگین یا اصل بهینگی هستند، در حل دسته خاصی از مسائل کنترل بهینه نامقید به کار می روند‎. در این رساله، ضمن معرفی انواع روش های کلاسیک شامل روش های مستقیم و غیرمستقیم، الگوریتم های فراابتکاری ترکیبی را به عنوان روش های بهینه سازی سراسری، در حل این مسائل به کار می بریم. بر اساس دو روش پارامترسازی هار و b-اسپلاین، روش های مستقیم فراابتکاری را برای حل مسائل کنترل بهینه غیرخطی معرفی می کنیم. سپس الگوریتم های فراابتکاری ترکیبی را با ایده دومرحله ای برای حل مسائل کنترل بهینه مقید به کار می بریم. در مرحله اول، به دنبال پیداکردن محدوه جواب بهینه با یک الگوریتم فراابتکاری هستیم و در ادامه در مرحله دوم جواب مناسب تر را با یک الگوریتم فراابتکاری ترکیبی محاسبه می کنیم. الگوریتم های پیشنهادی را روی مسائل آزمون اجرا و نتایج عددی آن ها را با استفاده از یک تحلیل آماری مقایسه می کنیم. نتایج عددی نشان می دهد روش های دومرحله ای، در مقایسه با روش های تک مرحله ای، زمان محاسباتی کمتری نیاز دارند. هم چنین روش دومرحله ای بر اساس ‎vns‎ کارایی بیشتری دارد.