最近几年,多自主体系统的分布式协同控制受到越来越多研究者的关注,它揭示了自然界中许多复杂系统的涌现性质,并且有着广泛的工程应用背景。在多自主体系统的分布式协同控制当中,一个关键的问题是一致性。为了实现一致,自主体之间需要进行局部的信息交换。由于实际的多自主体系统处在各种复杂的网络环境当中,自主体之间的通信拓扑会发生变化,通信数据的传输和接收也伴有量测噪声和通信延迟,自主体动力学方程中也可能包含非线性和不确定项。这些因素都可能破坏一致性的实现。因此有必要从分析的角度研究它们对一致性的影响,进而从综合的角度寻找减小这些影响的措施。本文主要研究了有向图下高阶多自主体系统的一致性跟踪控制,包围跟踪控制,非线性不确定多自主体系统的鲁棒包围控制,带有量测噪声和通信延迟的均方包围跟踪控制及非线性多自主体系统的包围编队控制,取得了以下创新成果:研究了领导者具有时变有界控制输入的高阶系统在有向通信拓扑下的一致性跟踪问题,通过构造合适的李雅普诺夫函数及结合拉普拉斯矩阵的“伪半正定”性质证明了跟踪协议的稳定性。在大多数实际情况下无法直接观测系统的状态量,一般是通过系统输出来间接获得系统的状态,研究了有向通信拓扑下基于输出量的高阶多自主体系统的一致性跟踪问题。设计了有向图下不需要全局信息的自适应一致性跟踪协议。由于自主体运动、环境等因素的影响,多自主体系统的通信拓扑是变化的,研究了有向切换通信拓扑下的高阶多自主体系统的一致性跟踪问题。将单个领导者扩展至多个领导者,分别研究了固定及切换有向通信拓扑下高阶多自主体系统的包围控制问题。自主体的动力学方程中经常包含不确定项和非线性项,基于邻近状态信息设计了一个静态包围跟踪协议,并结合线性矩阵不等式给出包围协议稳定的充分条件。接着设计了鲁棒自适应包围跟踪协议,该协议是完全分布式的,不需要知道通信拓扑的全局信息,也无需知道领导者时变控制输入的上界。利用随机分析工具和代数图论知识,研究了有向图下带有量测噪声和非对称时变通信延迟的多自主体系统的均方包围控制问题,证明了当通信延迟的上界满足特定充分条件时,跟随者的状态在均方意义下能够逐渐趋向领导者状态所构成的凸包。当前很多包围控制协议没有考虑自主体间的碰撞问题,基于图论、矩阵分析、非线性分析等知识,分别设计了带有避碰机制的静态和自适应包围编队协议,并结合李雅普诺夫分析方法得到了包围跟踪协议稳定的充分条件。包围编队协议可使各个跟随者的位置聚集在以所有领导者位置所张成凸包的有限半径范围内,各个跟随者的速度趋向于以所有领导者速度所张成的凸包。很多已有研究均假设飞行器只能在平飞情况下编队,本文研究了三维空间内、考虑航迹倾角条件下的飞行器编队问题。探讨了两种飞行器模型的简化方式以便将一致性理论应用到飞行编队控制中。最后研究了一种自动驾驶仪硬件在回路的分布式编队控制仿真系统,这种自驾仪硬件在回路的仿真方式能够降低实验成本和复杂度,同时能获得尽可能高的仿真精度,弥补纯软件仿真距离工程实际偏差较大的缺陷。