多智能体系统的一致性控制问题是近年来控制领域兴起的一个热门研究课题。收敛时间是评价所设计的控制算法优劣的一个重要性能指标。绝大部分现有的研究成果都是在Lyapunov(渐近)稳定的意义下得到的,所得闭环系统往往需要在时间趋于无穷大时状态才能到达平衡点。从实际应用的角度来说,具有有限时间收敛特性的一致性控制算法显然更具优势,此外有限时间控制还具有控制精度高、抗干扰能力好和鲁棒性强等特点。然而基于有限时间稳定理论所设计的闭环系统收敛时间与系统的初始状态有关,即会随着初始值的增加而增大。基于固定时间稳定理论所设计的控制算法既有有限时间控制算法的优势,而且所得系统的收敛时间仅与设计参数有关。当系统的运行环境发生变化时,无需重新调整设计参数来保证收敛速度。因此,研究多智能体系统的固定时间一致性控制问题具有重要的理论和实际价值。本文在前人结果的基础之上,利用齐次性理论、加幂积分技术、动态面控制(DSC)技术和固定时间稳定理论,系统、深入地研究了二阶、高阶多智能体系统的固定时间一致性跟踪控制问题,并将所提出的理论方法应用于多航天器系统的固定时间姿态协同跟踪控制设计中。基于第2章所介绍的预备知识,本文所做的具体研究工作如下:第3章研究了受外部扰动影响的二阶多智能体系统固定时间一致性跟踪控制设计。首先根据干扰观测器思想,设计了不依赖于系统初始条件的有限时间干扰观测器来抑制外部扰动的影响。随后在此基础上利用齐次性方法设计了固定时间一致性跟踪控制算法。所得控制算法仅需利用跟随者的位置信息进行反馈,实现固定时间一致性跟踪控制,即在有限的时间内使得跟随者与领导者之间的跟踪误差收敛到零,且收敛时间独立于初始条件。最后利用数值仿真验证了所提理论方法的正确性与可行性。第4章考虑了受非匹配扰动影响的高阶多智能体系统固定时间一致性跟踪控制问题。首先提出了一个分布式观测器来估计领导者的状态,使得每个跟随者的状态都能够在有限时间内跟踪上领导者的状态,且过渡时间不依赖于初始条件。然后分别针对外部干扰上界已知和未知两种情形,利用加幂积分技术设计了固定时间一致性跟踪控制算法,并且给出了闭环系统严格的稳定性分析。本章所设计的一致性控制算法不需要使用邻居者的控制输入信息,能够避免通信环问题,且能够明确给出不依赖初始值的收敛时间显式表达式。仿真研究进一步验证了所提控制设计方案的有效性。第5章讨论了单个体具有严反馈结构的多智能体系统固定时间一致性跟踪控制问题。结合DSC方法和自适应理论提出了固定时间一致性跟踪控制算法,保证了所有智能体的输出误差能够在有限时间内收敛到原点的一个小邻域内,且收敛时间与初始条件无关。相对于已有文献的结果,本章考虑了同时带有参数不确定性和非匹配扰动的系统,更具有一般性。此外本章所提的控制算法无需对虚拟控制反复求导,所得到的控制律结构也更加简单。数值仿真结果进一步说明所提理论方法的正确性与有效性。第6章将研究的固定时间一致性控制理论用于研究多航天器系统姿态协同跟踪控制问题。针对利用四元数法描述的多航天器姿态运动模型,分别利用齐次性方法和加幂积分技术设计了固定时间姿态协同跟踪控制算法,使得所有的跟随航天器的姿态能够在有限时间区间内跟踪上领航航天器的姿态,且收敛时间独立于初始条件。闭环仿真结果表明所设计的两种控制算法都取得了满意的控制效果。