多智能体系统的能控性和能观性问题是控制理论的一个基本和重要的问题,其中,能控性和能观性是多智能体系统分布式控制、建立模型、对实际问题和模型分析的一个非常有用的研究方向。本文将两者结合起来研究。另外,在多智能体系统中,固定和切换行为是广泛存在的。本文我们主要应用编队控制、智能控制、控制理论、矩阵分析、图论和MATLAB等工具研究在协议下,多智能体系统分别在固定拓扑和切换拓扑下的能控性和能观性。本文主要研究内容和结论如下:1、研究了在固定拓扑下,具有领导者的多智能体系统分别在一阶,二阶和高阶积分器下的能控性与能观性。基于一致的协议下,建立了一阶多智能体系统的能控性与能观性的代数和图形特征判定。此外,在具有预定的拓扑和相同的领导者-跟随者(leader-follower)框架下,得到了二阶积分器和高阶积分器系统的能控性与能观性的条件。同时,通过分析拉普拉斯矩阵的特征向量,可以获得系统是能控和能观的所满足的条件。最后,通过数值算例和仿真来验证理论结果的准确性。2、分析了具有切换拓扑的离散时间多智能体系统的能控性与能观性。针对二阶多智能体系统,首先,推导出离散时间线性系统在切换拓扑下的运动状态。在位置信息拓扑和速度信息拓扑不相同且切换的情况下,根据能控(能观)状态集和能控(能观)矩阵,得到了二阶离散时间多智能体系统能控(能观)的充分必要条件。其次,如果位置信息拓扑和速度信息拓扑都是固定的,则系统将由切换拓扑转换为固定拓扑。对于固定拓扑情况,我们得到系统能控能观的充分必要结论。然后证明了系统是能观的当且仅当每一个子空间只包含了零向量。最后,通过数值算例和仿真来验证理论结果的可靠性。