在发展和利用新能源成为国内外重要战略的社会环境下,氢能及燃料电池行业蒸蒸日上。交通运输业对燃料电池的需求日益旺盛,燃料电池汽车成为行业重点发展目标。燃料电池系统作为燃料电池汽车的核心部件,极具研究潜能。燃料电池系统由电堆、氢气供给子系统、空气供给子系统、温度管理子系统和DC/DC子系统组成。为获取整个系统的较优性能,对每个子系统都需进行相应的建模与研究。空气供给子系统作为其中重要组成部分,对其进行研究至关重要。本文围绕空气供给子系统展开了以下研究:首先,完成了空气供给系统实物平台的设计与搭建。在实验室自主搭建了燃料电池空气供给系统实物平台,完成了部件选型、传感器标定、管道连接等工作。在选型的基础上,搭建了测试平台完成了对不同类型空压机的性能测试。同时,基于系统单片机控制器和LabVIEW完成了系统软件程序的开发。然后,完成系统建模。采用了机理建模与实验参数建模结合的方式,建立了空气供给系统的状态模型。在基于空压机的实验数据的基础上,结合空压机工作机理,采用非线性拟合方法建立了空压机模型。同时,根据燃料电池的工作机理,建立了相应的管道模型。为精确模型特性,在考虑燃料电池气体扩散层(GDL)作用的基础上,建立了燃料电池的工作电压模型。此外,为了更好研究燃料电池性能特性,还建立了电堆功率模型。最后,设计实现了相应的控制策略。基于建立的空气供给系统非线性状态模型,提出了PI控制和一阶ADRC两种控制策略。在MATLAB中搭建相应的仿真模型后,先利用系统模型提取系统传递函数,完成PI控制算法和ADRC控制算法的设计,并验证了算法的可行性。接着,将设计完成的两种控制器应用于搭建的实际非线性系统模型上进行仿真分析。结果表明,两种控制方法都可用于空气供给系统的控制,ADRC控制算法取得了更为良好的控制效果。