队列系统搭载传感器、通信单元、控制器、执行器等组件,在提高移动体的机动性和安全性、减少能量消耗、实现快速编队控制等方面展现出优越性能。同时,队列系统的分布式控制依赖于移动体间的网络通信,因此,通信质量、通信拓扑结构等因素对队列系统控制有着重要的影响。在调研国内外相关文献的基础上,针对具有状态和控制约束以及存在通信因素的非线性队列系统协同控制问题,应用输入到状态稳定性、平均停留时间、弦稳定性等理论,研究非线性队列系统分布式模型预测控制策略。论文主要研究工作如下:(1)针对非线性队列系统信息时滞和能耗经济性问题,提出一种时滞非线性多智能体系统分布式经济模型预测控制(Economic Model Predictive Control,EMPC)策略。利用子系统自身状态以及接收到的时滞信息,建立基于Lyapnov函数的耦合收缩性约束。引入经济性能指标,建立时滞队列系统的有限时域经济性能最优控制问题。利用输入到状态稳定(Input-to-State Stability,ISS)性质严格证明各个子系统的稳定性,并利用广义小增益条件来证明强连接和弱连接通信网络下整体系统的稳定性。最后对比仿真验证了该策略的有效性。(2)针对非线性队列系统的通信拓扑切换问题,提出一种通信拓扑切换下异构车辆队列分布式模型预测控制(Distributed MPC,DMPC)策略。结合动态通信拓扑,构建与时间相关的图函数,再利用邻居集内车辆状态信息定义平均协同代价函数和滚动时域优化问题。在此基础上,采用平均停留时间(Average Dwell Time,ADT)概念,建立拓扑切换下队列系统内部稳定性和弦稳定性的充分条件,并仿真验证理论结果的有效性。(3)针对非线性队列系统的弦稳定性和可扩展性问题,提出一种可扩展车辆队列系统DMPC策略。考虑前车-后车单向通信拓扑结构,结合前车信息输入,定义“区域弦稳定性(Regional String Stability,RSS)”和“可扩展区域弦稳定性(Scalable Regional String Stability,SRSS)”概念用以描述车辆队列系统的控制性能,再利用Lyapunov函数性质,建立车辆队列系统RSS和SRSS的充分条件,并仿真验证所得结果的有效性。