自然界各种时空有序现象是体系处于远离热力学平衡态的一个重要特征，为研究体系演化过程及产生的稳定时空有序现象需要了解体系具体的非线性动力学。颗粒气体体系由于其简单的相互作用及表现出来的丰富时空有序现象，是研究非线性非平衡态体系良好实验平台。本文将讨论分仓单种和二元颗粒气体体系所表现出的各种时空有序现象，建立描述这些现象的理论模型，并研究各个聚集态之间转换的动力学分岔行为以及由于统计涨落导致的体系噪声对这些聚集态的影响。　　 本文以加入单种或两种颗粒的分仓装置为实验体系。在合适的驱动参数下，体系自发地形成各种时空有序的聚集现象。我们利用实验和分子动力学模拟手段研究了双仓和三仓体系中的各种聚集态，首次实验观察到了之前分子动力学模拟预测的退振荡态(d-OSC)以及半均匀分布态(s-HOM)。　　 描述仓体中颗粒数目变化的流通量模型被用来理解分仓体系中各种时空有序聚集态。本文介绍了单种和二元颗粒流通量模型，并对流通量模型的基本假设进行了讨论。流通量模型的核心是流通量函数，它被用来描述某个仓中单位时间内流出该仓颗粒数目。为检验流通量函数的准确性，利用分子动力学模拟测量了单仓中的流通量，发现与流通量函数能定量符合。　　 分仓系统中的各种聚集态可以理解为流通量模型的稳态解，也就是非线性方程的吸引子。流通量模型可以很好地解释分仓中观测到的各种时空有序聚集态。我们进一步分析了体系参数对流通量模型稳态解的影响，并与实验和分子动力学模拟所得相图进行对照。体系各种聚集态间相互转变行为也就对应于流通量模型的各种分岔行为。在这个分仓体系中，发现了五种动力学分岔行为：叉形分岔、Hopf分岔、无限周期分岔、同宿轨道分岔以及鞍结点分岔。我们通过测量分岔点附近振荡态和退振荡态的振幅和周期的变化，说明半均匀态(s-HOM)通过超临界Hopf分岔转变为退振荡态(d-OSC)，退振荡态(d-OSC)通过无限周期分岔转变为非均匀分布态(ASY)。　　 由于该体系中粒子数目较少，统计涨落导致的体系噪声可能会对聚集行为产生较大的影响。本文发现了噪声导致的多种非规则聚集行为，如非均匀分布态聚集不稳定性、非规则振荡行为、随机振荡行为以及振荡周期的不规则性。这些非规则聚集行为都显示出明显的低频发散特性。其中前三种非规则聚集行为可以被理解为由于体系噪声导致不同吸引子之间的跳跃行为。利用考虑噪声项的流通量模型，这些非规则聚集行为都可以被很好地解释。