近年来,多自主体的聚类问题得到控制界的广泛关注。与其他协同控制问题中直接假设图的连通性所不同的是,聚类问题要求个体间的连接网络是动态变化的,并由个体的自身状态所确定。这就使得聚类问题所设计的控制器不仅要能够实现全局收敛,而且要保持网络图的连通性。对于保持网络图的连通性,势能函数是一个重要的工具。如何选取合适的势能函数是聚类问题的一大难点,而势能函数通常是一个非线性函数,这就使得基于势能函数的控制器也必然是非线性的。因此,闭环系统的分析是该问题的另一个难点。通过势能函数,我们可以采用基于分布式观测器的前馈控制方法或者分布式内模原理在输出调节框架下来求解聚类问题。对于前馈控制方法,它要求控制器的设计显示依赖于调节器方程的解,故不能处理系统带有不确定参数的情形,而内模设计具有良好的跟踪性能和抗干扰能力,一个合适的内模既能够估计必要的稳态信息,又使得增广系统是可镇定的。内模原理的这一特性使得其研究相比于前馈控制,更具有理论研究的意义.本论文旨在对领导者追随聚类问题利用内模原理研究以下两个方面:1.研究对带有非线性外系统的一类单积分器多自主体系统保持连通性的领导者追随聚类问题。我们先建立了一类分布式非线性内模,然后通过一个基于势能函数的非线性分布式控制器来求解等价的协作式镇定问题。该非线性镇定器能够保持网络图的连通性。2.研究对带有不确定外系统的一类单积分器多自主体系统保持连通性的领导者追随聚类问题。我们首先将该问题转化成一个保持连通性的辅助协同镇定问题,然后利用基于势能函数的高增益反馈控制器来求解。本文所选用的非线性内模不含自适应律,因此与传统的自适应内模控制设计相比,它的控制器设计具有较低的维数。对于以上每个问题研究的理论结果,均通过一个例子加以说明。所有例子的仿真均由MATLAB实现。