近年来，随着控制科学、人工智能、计算机科学、生物学、社会学等多个学科交叉融合和渗透发展，多智能体系统以其可靠、高效、可扩展和分布式协同等优势，在机器人、制造业、电力系统和军事等方面日益受到广泛的关注，逐渐成为控制科学与工程领域研究的一个焦点问题。各智能体利用局部信息进行交互，发挥分布式资源的优势实现整体规划、解决局部冲突，从而达到预期的整体目标。群集控制问题是多智能体系统分布式协同控制当中一个重要且基本的问题，在工业和军事等领域均具有重要的理论研究价值和广泛的应用前景。一方面，在多智能体系统中，其拓扑结构是实时动态变化的，智能体的能源也是有限的，即使系统在正常运作下，也会因智能体的失效而不断改变系统的拓扑结构，影响系统的性能；另一方面，多智能体系统可能面临的是复杂、困难、恶劣和对抗的环境，环境的未知性、工作条件的恶劣性、任务的多样性、感知的局限性、信息获取的困难性、通信能力的有限性、对手行为的干扰性等因素，将造成系统群体拓扑结构的断裂，进而导致多智能体系统协同控制任务的失败。为了提高多智能体系统在复杂对抗环境下的协同运动能力，就必须要增强群体系统拓扑结构的抗毁性。本文在综述当前研究现状基础上，利用图论的知识和方法来研究多智能体系统拓扑结构的抗毁性，以矩阵论和分布式控制等为主要工具，研究面向任务的多智能体系统抗毁性拓扑结构构建与群集控制这一难题。论文的主要贡献包括：(1)针对传统多智能体系统平面型对等拓扑结构，在复杂和恶劣的应用环境中缺乏灵活性，无法有效描述、组织大规模群体的天然缺陷，借助层次型网络的概念，研究多智能体系统的层次型模型和双连通抗毁性拓扑结构。将上述理论结果，应用于野战防空网络化火控系统这一典型任务，进行仿真实验。实验结果表明所提出的基于簇的层次型双连通拓扑结构，不仅灵活、可靠，而且便于系统的自愈和重组，能够根据不同的任务需求和对抗环境实时调整系统拓扑结构，使信息的传递更加及时可靠。(2)针对多智能体系统的拓扑结构在复杂环境中易发生断裂的问题，研究多智能体系统K连通抗毁性拓扑结构。借助K连通度拓扑结构抗毁性测度指标，提出一个能耗最小的抗毁性K连通拓扑结构构建算法。该算法在系统分簇结构的基础上，将节点传输功率控制与运动控制方法相结合，在只获得局部信息的条件下，构建一个全局K连通的抗毁性拓扑结构，即使系统中任意K1个节点不能正常工作或者被摧毁，系统拓扑仍然保持连通。将上述理论结果，应用于野战防空网络化火控系统指挥层系统和执行层系统，在激烈防空作战环境中对其拓扑结构的抗毁性需求，进行仿真实验，利用两个性能指标验证了算法的有效性。(3)研究连通拓扑条件下多智能体系统群集避障控制问题。考虑到单纯利用普通人工势场函数导致的多智能体系统在避障过程中所出现的局部极小问题，设计一个兼具连通性保持和基于流函数光滑避障的分布式群集控制算法。在拓扑连通性约束条件下，既保证多智能体系统在群集运动中不会出现拓扑结构断裂现象，又消除避障过程中的局部极小问题，实现更加光滑、平稳的避障过程。以野战防空网络化火控系统执行层系统群集避障任务为背景，通过多机器人系统的仿真实验和实物实验验证了算法的有效性和在野战防空网络化火控系统中的应用价值。(4)针对双连通抗毁性拓扑结构条件下的多智能体系统群集控制问题，利用图论中双连通网络和关节点相关概念，实现对多智能体系统中节点的角色划分。在双连通拓扑结构构建策略基础上，将传统的多智能体系统控制方法与抗毁性拓扑结构构建策略相结合，通过控制不同节点之间相对位置和速度，在有限时间内使得系统的运动在满足拓扑抗毁性条件的同时完成群集控制任务，从而最终实现抗毁性拓扑结构的构建与群集控制的有机结合。将上述理论结果，应用于野战防空网络化火控系统在复杂、恶劣和困难作战环境中，面向抗毁性拓扑条件下的具体作战任务需求，通过仿真实验验证了算法的有效性。