自动公路系统是一个集车队、驾驶员和道路于一体的、包括车辆自动导航和控制、交通管理自动化、以及事故处理自动化的巨系统。是智能运输系统的最终目标，是人类解决交通拥堵问题的较好方案之一。因此人们对自动公路系统的研究投入了极大的热情，而为提高公路的通流量以及安全性，汽车组队行驶就成为自动公路系统的一个主要的运行方式。虽然汽车组队行驶暂时无法应用到现有的公路系统中，但对其控制的研究必将为自动公路系统的发展打下坚实的基础。本文针对自动公路系统中汽车组队控制进行了研究，主要工作有以下几个方面： 研究了车组系统的分散控制问题。将包含原理应用于车组系统中，将车组系统看作具有重叠结构的互联系统，并对其进行重叠结构的分解，使之成为在扩展空间中的解耦子系统结构。在扩展空间中为子系统设计分散控制率，然后将扩展空间中设计的分散控制率收缩回原空间。另外将重叠结构分解的方法推广到具有其它队型的车队控制中，该研究结果为复杂系统的控制设计提供了一个新思路。 对分散控制系统的结构稳定性及跟踪稳定性进行了研究。首先分析了复杂互联大系统的可控性及可观性，在此基础上分析了系统的结构稳定性，得出了结构稳定的条件。其次利用LMI方法分析了系统在受到扰动或参数发生变化时能够保持跟踪稳定性的条件，在得出鲁棒稳定度的同时还可以得到系统的鲁棒控制率。 讨论了车组系统的模糊控制方法。该方法是针对车队中各车辆的类型与参数不尽相同的情况提出的，在这种情况之下，如果采用相同的控制器控制各个车辆，有可能造成控制效果变差，甚至车队运行不稳定。而模糊控制方法不要求车辆有准确的模型，根据司机的经验思维建立模糊规则，可以达到很好的控制效果。 针对车队运行过程中有其它车辆加入的情况即并道情况进行了研究。首先为满足并道控制要求，为并道控制车辆设计了期望的速度、加速度及距离轨迹。在研究中发现如果单纯从并道操作的物理要求出发，可能会得出期望的速度、加速度及距离轨迹相互矛盾的情况。为解决这个问题，将并道完成时刻提前，即让并道车辆与主队车辆在速度、加速度上提前达成一致，并满足距离的要求。其次，将车组系统并入车辆归纳为系统结构的扩展，对扩展结构的大系统结构控制问题进行了研究。研究了此类系统的分散关联镇定问题即在系统结构扩展的条件下，通过设计新加入子系统的分散控制律，使加入新子系统后的整个大系统仍能保持稳定且关联稳定。文中基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法，推导了一类扩展结构大系统可关联镇定的充分条件，并给出扩展结构的分散镇定控制器的设计方法。根据互联和结构的不确定性，推导了此类系统鲁棒关联镇定的LMI条件，给出了该条件下控制器的设计方法。 最后研究了控制器的物理实现问题，并对全文进行了总结，指出了今后研究的方向。