随着我国经济的快速发展，机动车保有量迅速增加，交通拥堵持续加剧，大大制约了我国经济和社会的进一步发展，同时也加剧着环境的污染。解决这些问题最有效的办法就是对交通网络进行管理和控制。　　交通系统中既存在具有连续特性的动态车流，又存在管理决策、模式改变、信号切换、突发事故等离散特征的事件，这就导致传统的方法难以对这类系统进行建模和分析。基于此，论文采用混杂动态系统模型对交通系统进行建模和交通控制算法设计。研究内容与取得的成果总结如下:　　第一，建立了信号交叉口的路段混杂自动机模型。为了研究信号交叉口交通流排队过程的非线性特征，将混杂系统理论应用于交通流建模。根据交通波理论，将信号交叉口路段交通流的整个动态过程分为正常运行模态、停止波模态、起动波模态和消散波模态。并将三种交通波的长度变量引入到元胞传输模型，得到了信号交叉口的路段混杂自动机模型。所提出的模型不仅避免了对元胞长度的要求，而且考虑了交叉口路段的整个排队过程，使得模型的精度进一步提高。　　第二，考虑到交叉口在过饱和状态下，经常出现某一相位排队长度大于另一相位排队长度的现象，提出了排队长度均衡的控制目标。将多智能体系统一致性理论应用于过饱和单交叉口的排队长度均衡控制中，使交叉口各相位的排队长度趋于一致。并以一个交叉口为例进行了仿真，验证了控制算法的有效性。　　第三，针对复杂网络系统，结合动态图和混杂系统理论提出了一个一般的网络系统建模框架——动态图混杂自动机建模框架。通过将元胞传输模型嵌入到该框架内对城市快速路网络交通流进行建模。在建模过程中，使用道路网络结构的对偶图来描述道路拓扑，应用线性混杂自动机描述路段上动态密度的多模态，并且将路段之间传输流的非线性表示也转换为按照多模态切换的分段线性函数。与传统路网建模框架相比，该建模框架是模块化和基于规则的，并且对于快速路网络系统来说，借助于组合算法，模型可以任意扩展。因此就可以建模具有任何结构和尺寸的城市快速路网络系统。同时分析了整个快速路网模型的模态数目和类型，并且得到了一个分段仿射线性系统模型。　　第四，在快速路网络模型的基础上，分析得到快速路系统的状态平衡集。进而得到快速路系统的一致状态平衡集。将每个路段当作一个智能体，利用多智能体系统一致性理论，设计了分布式协调匝道控制策略，使快速路网内的每个路段状态收敛到某个一致平衡状态。以北京三环为例进行了仿真，仿真结果表明了控制算法的有效性和可行性。　　第五，考虑了时不变和有向通信拓扑条件下一般的连续和离散线性互联多智能体系统的状态一致问题。首先提出了一个具有一般形式的控制协议，该协议由智能体子系统本身的状态反馈和智能体与邻居之间的相对状态反馈构成。接着使用线性变换方法，将一致性问题等价地转换为相应辅助系统的部分变元稳定问题，基于部分变元稳定性理论，得到了系统获得一致的充要判据，该判据由模型和协议的参数构成的一个实数矩阵的Hurwitz或Schur稳定性来表示，而且得到了一致性函数的解析表达式。最后基于双线性矩阵不等式方法，给出了设计增益矩阵的步骤。　　最后，构建了一个可以对任意路网建模和仿真的仿真平台。在完全开源的OpenModelica仿真平台上以改进的元胞传输模型为路段建模机制，使用Modelica语言开发了相应的的模块程序库。通过任意组合这些模块，就可以实现对交通路网的建模与仿真。　　论文丰富了交通路网的建模方法，发展了新的控制算法，开发了新的仿真平台，能为交通路网的建模与仿真提供理论基础，同时也能为实际智能交通系统的管理与控制提供决策依据。