Das menschliche kardiovaskuläre System (CVS) und das respiratorische System (RS) arbeiten zusammen, um Sauerstoff (O2) und andere für den Stoffwechsel benötigte Substrate zuzuführen und Kohlendioxid (CO2) zu entfernen. Globale und lokale Kontrollmechanismen wirken auf das CVS ein, um den Blutfluss zu den verschiedenen Körperteilen anzupassen. Dies wirkt sich wiederum auf den RS aus, da die Menge an O2 und CO2, die zu und von den Geweben transportiert wird, von der Herzleistung und dem Blutfluss sowohl im systemischen als auch im pulmonalen Kreislauf des CVS abhängt. Die lokale Stoffwechselkontrolle wird durch lokale Blutgaskonzentrationen beeinflusst, die den systemischen Widerstand beeinflussen, was zu einer Vasokonstriktion/Vasodilatation führt. Daher erfordert der Austausch von Blutgasen eine enge Koordination zwischen Blutfluss und Ventilation der Lunge. In dieser Arbeit wird ein Modell des kardiovaskulär-respiratorischen Systems (CVRS) betrachtet, um mit Hilfe der Euler-Lagrange-Formulierung des optimalen Steuerungsproblems eine optimale Steuerung für zeitabhängige ergometrische Arbeitsbelastungen zu erhalten. Die wesentlichen Steuerungen im CVRS-Modell sind Variationen der Herzfrequenz und der alveolären Ventilation, durch die das zentrale Nervensystem den arteriellen Partialdruck von CO2 (Pa,CO2) nahe 40 mmHg begrenzt. Des Weiteren werden Pönalisierungsterme in das Kostenfunktional aufgenommen, um den metabolischen Bedarf an O2 und die metabolische Produktion von CO2 mit dem O2- und CO2-Transport durch das Blut abzustimmen.