无线传感器网络作为一种新兴网络,广泛应用在各种关键应用上,例如环境监测、安全导航、目标跟踪、事件检测等。无线传感器网络通过大量传感器节点以自组织的方式收集监测区域的信息和数据,经常被部署在传统网络难以部署的区域。然而,无线传感器网络的能量、通信能力、存储和处理能力受到限制。其中,能量受限是最重要的因素,设计高效的节能算法至关重要。拓扑控制是无线传感器网络中的关键技术之一。其目标是通过调节节点的发射功率,在网络中引入分簇或者休眠机制,动态地改变网络拓扑结构,以达到均衡节点能量消耗,延长网络生存时间的目的。本文以能量受限的无线传感器网络为背景,对拓扑控制算法进行了研究,主要研究内容如下:(1)针对传感器节点能量受限的特性,为减少节点能量消耗,设计了一种基于邻近区域平均能量的节能分簇算法AEAR。AEAR算法考虑邻近区域平均能量和节点剩余能量,邻近区域平均能量不是每轮都更新,从而减少了能量的消耗。实验结果表明,AEAR算法的网络生命周期较REAC和LEACH-E有所提高,稳定周期较LEACH算法大幅提高。(2)通过随机选举簇头的方式,每轮所选的簇头个数不稳定,可能出现簇头分布不均匀的情况。针对这一问题,设计了一种基于邻近区域平均能量的功率控制分簇算法PCCAEAR。实验结果表明,PCCAEAR算法可以有效的稳定簇头个数和均匀簇头分布,使得网络的能耗更加均衡。(3)为了减少簇生成过程中的通信量,在成簇阶段进行功率控制十分必要。本文结合模糊逻辑优化方法,设计了多变量模糊功率控制算法。然后在PCCAEAR算法的成簇阶段运用多变量模糊功率控制算法,设计了 PCCAEAR-F算法,使得簇头能够自适应调整发射功率的大小。实验结果表明,在成簇阶段进行功率控制可以有效减少簇生成过程的能耗,延长网络生命周期。(4)对所提算法进行仿真实验,并与其他算法进行比较分析。实验结果表明,AEAR算法的网络生命周期较REAC和LEACH-E算法有所提高,稳定周期较LEACH算法大幅提高。PCCAEAR算法比TCAC具有更长的网络生命周期,其稳定周期相较于AEAR和TCAC算法分别提高了 17.1%和10%。PCCAEAR算法的稳定周期稍优于PCCAEAR-F,而PCCAEAR-F算法的网络生命周期较PCCAEAR算法提高了 4.9%。