随着生产生活水平的快速提高,汽车保有量的快速增加,从而导致化石能源的需求量越来越大,与此同时所带来的汽车尾气排放是造成日益严重的环境污染的重要原因之一,近年来,国家对于乘用车、商用车的排放标准越来越严格。在这种大环境下,节能减排和环境保护受到了当今社会极大的关注,这很大程度上推动了可再生能源的发展。其中燃料电池作为一种将氢气和氧气的化学能转换为电能的转换器,由于其无污染、低噪声、高效率等优点,受到市场和科研工作者的大力推崇,燃料电池技术的研发投入与日俱增。目前燃料电池进气系统的控制技术仍不完善,一个稳定快速的进气系统控制对于燃料电池系统的性能至关重要。本文以车用燃料电池发动机进气系统为研究对象,针对系统中存在的问题,进行了以下几个方面的研究:1.根据质子交换膜燃料电池进气系统的结构和工作特性以及机械力学、空气动力学、电化学等基本物理原理,基于模块化的建模思想分别对系统的多个子模块进行建模,详细推导了数学表达形式,该系统具有强非线性和强耦合性的特征。此外,搭建了关键部件离心式空气压缩机的测试平台,测试了其动态性能和静态流量MAP。针对车用燃料电池的性能需求,从而匹配其各个物理参数,进而通过各个子模块的组合得到完整的燃料电池进气仿真系统,并在Simulink环境中搭建出来,通过在不同的给定输入下对系统进行仿真,分析该系统的动力学特性。2.基于合理的假设,抓住系统的主要特征,建立面向控制的数学模型。并基于MATLAB已有的拟合工具箱,得到压缩机出气流量关于压比和压缩机转速的多项式,为后面的非线性控制器设计创造了条件,并比较了仿真系统和面向控制模型的输出曲线,得到了动态趋势一致的结果,验证了简化模型的有效性。3.针对空气供给系统的高度非线性、强耦合性等复杂特性,提出了广泛适用于非线性系统的反馈线性化方法,通过将系统的输入输出线性化,利用线性系统的控制方法设计控制律,并且结合自抗扰控制策略,实时估计和补偿不确定性对系统的干扰,建立了一套针对多输入多输出耦合系统的完整控制策略。此外,在给定输入条件下,比较了简化模型在扩张状态观测器的补偿下与被控对象的输出结果,证明了控制策略对于不确定性补偿的有效性。并且在典型阶跃的参考信号输入下,控制策略能够保证被控对象有平滑的输出和较快的响应速度。