一致性现象广泛存在于生物种群中，如鸟类的辽徙、鱼类的洄游、萤火虫的发光等等。所谓多自主体系统的一致性是指随着时间的演化，个体通过相互作用使感兴趣的状态量达到相同。其最大的特点是个体间只通过局部的信息交换和协调，就能实现共同的群体行为。相较于传统的集中式协调控制方式，这种分布式协调控制方式不仅可以降低对单个个体能力的要求，而且赋予了整个系统更多的冗余性和灵活性，因而提高了系统的鲁棒性能。一致性思想已在工程领域中得到了广泛的研究与应用，如水资源的分配调度问题、工业生产中的负载均衡问题，以及空间飞行器的编队运动问题等。　　在多自主体系统的一致性问题中，自主体自身的动态特性、自主体之间信息交换的拓扑和一致性协议的结构是需要考察的三个基本方面。本文重点探讨了有向通信拓扑下多自主体系统的非线性一致性协议设计与分析方法，提出了一种原则性框架。在这种框架下，具体考察了一阶积分器系统和非完整链式系统的非线性一致性协议设计问题。文中用到的分析工具主要包括代数图论、矩阵论、线性系统理论和非线性系统理论。论文的主要工作如下:　　1.从系统结构上探讨了有向通信拓扑下多自主体系统非线性一致性协议的设计与分析方法。首先，通过将有向连接拓扑分解成一族强连通子图的级联形式，揭示了多自主体系统中只有根节点对应的自主体才决定整个系统的一致性状态，其他结点对应的自主体以强连通分量作为一个整体只进行跟踪的事实。在此基础上，基于输入—状态稳定性(ISS)方法提出了一种非线性一致性协议的级联式设计与分析框架，并对这种设计框架下的系统性质进行了分析和讨论。　　2.在上述框架下，研究了一阶积分器动态多自主体系统在两类非线性协议下的一致性问题。利用Lyapunov方法证明了在给定的协议下，只要通信拓扑包含生成树，系统就可达到一致。在形式上，要求第一类非线性协议的协议函数能被两个严格增的奇函数界定，第二类非线性协议的协议函数是严格增的奇函数;在内容上，所设计的非线性协议可以解决快速收敛、输入饱和、以及协议函数具有不确定性等问题。　　3.在上述框架下，考察了非完整链式多自主体系统的一致性协议设计及稳定性分析问题。基于Brockett必要条件，首先针对线性子系统构造了一个时变光滑的子协议。然后，借助backstepping设计方法为剩余的链式子系统构造了第二个子协议。利用图论和Lyapunov方法证明了:若有向拓扑包含生成树且协议参数满足一定条件，则非完整链式自主体系统可达到输出一致。最后简要讨论了系统含有量测噪声时一致性协议的鲁棒性问题。