随着现实生活中各类在线系统的规模愈发庞大,复杂度不断攀升,目标任务多元化的特征逐渐明朗,分布式多智能体网络系统开始广泛的普及并成为时下科技发展趋势的主流选择,现代网络控制领域的相关技术在工程应用中蓬勃发展。特别地,能控性方法是决定分布式多智能体网络系统能否顺利落地工程应用的关键技术。针对如何改善工艺流程以进一步降低工业生产中的能量成本问题,最优拓扑结构的讨论是其尤为重要的方向。因此,本文致力于解决符号有向图下一类多智能体网络系统的能控性代数判定问题,以及给定系统成本函数时求解拓扑图对应的最优化结构问题。在系统的能控性部分,本文利用线性变换不改变多智能体网络系统能控性的特点,将系统的拉普拉斯矩阵转换为约旦标准型矩阵讨论。对于能控性等价的约旦标准型矩阵,分别定义约旦块能控,最小外部输入数数目的概念。基于固定的最小外部耦合输入,讨论系统能控性对拓扑通讯方式的约束性需求。基于固定的拓扑结构,考察外部耦合输入数目对系统能控性的影响问题。结论指出完美能控的实现,是智能体间存在更加复杂拓扑规则约束的表现。此外,本文将完美能控性问题推广到更具有一般性的多外部输入情形,并将其定义为一般性完美能控问题。在系统的最优拓扑结构部分,本文通过规范变换矩阵,将合作-竞争有向网络系统转换为合作有向网络系统进一步简化分析。结合LQR理论和图论的相关知识,讨论给定成本函数下,如何花费最小的能量控制系统实现二分一致性。借助能量成本与系统中智能体间信息通讯的耦合联系,分别提出一阶,二阶系统以及一般线性系统中单领导者情形和多领导者情形下最优拓扑对应的结构连接特征。在结论的模拟仿真部分,用丰富的算例和仿真结果对研究内容给出充分可靠的数据支持。能控性代数判据的提出,尤其是一般性完美能控拓扑理论的提出对于加快分布式多智能体网络系统的应用进程具有较大的商业意义。基于系统能量成本的拓扑结构分析,在实现二分一致性的基础上弱化了智能体通讯特征与通讯方式给系统带来的能量成本变化的影响,对工业成果的转换具有较强的现实意义。