无线传感器网络是一种无需人工操纵的集数据采集、数据处理和数据传送于一体的前沿技术,由部署在监测区域内的大量、微型、廉价的传感器节点组成、通过无线通信与自组方式形成的网络系统,能实时感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给观察者,它能将客观上的物理世界与逻辑上的信息世界联系起来,改变了人与自然界的交互方式,实现了人类社会、物理世界以及计算世界的连通。无线传感器网络具有巨大的应用价值,可广泛应用于军事、医疗、环境监控和天气预报等领域。无线传感器网络具有先进性,也有其明显的局限性。能量有限是无线传感器网络最大的局限,如何高效利用能量,是目前研究的重点和热点问题,这个问题最终会归结为传感器网络拓扑控制方法问题。本文主要阐述了无线传感器网络的系统结构和特点,拓扑控制的目的和意义；详细深入地分析研究了一些经典的分簇算法,总结了这些算法的一些优点和缺点,在此基础上对无线传感器网络层次分簇算法的关键问题进行了全面而深入地探讨,总结出影响分簇算法性能的主要参数；提出了基于能量与能耗速度的分簇算法,该算法在分簇的各个方面都考虑到能量对节点的影响,并引入了能耗速度这一参数来预测节点的未来能量消耗趋势,以此做出相应地调整,本算法对簇头节点选择的概率模型、簇的数目、簇的规模进行了优化研究,建立了相应的数学模型。仿真实验表明,该算法能有效平衡节点之间的能量消耗,均衡簇间负载,有效地延长了网络生命期。最后考虑到分簇网络进入稳定运行的数据传输阶段后,簇头可能发生意外故障而影响网络的稳定性,引入了一种基于簇内自治的簇头备份机制,减小簇头故障失效所带来的损失,提高簇的稳定性,维护整个网络的稳定性。