燃料电池是一种将化学能转换成电能的装置,具有无污染、环境友好、热转换率高等优点。这对于解决因传统能源造成的环境污染和能源短缺问题具有重大的意义。质子交换膜燃料电池是汽车动力源的重要发展方向之一,为保障其高效稳定运行并提高耐久性,需要对氢气和空气供给进行有效、合理的控制。针对这个问题,本文开展燃料电池气体供给系统的自适应预测控制研究,主要内容如下：首先,分析了燃料电池单片结构和工作原理,比较了燃料电池气体供给的几种典型方法,基于实验用的电堆对系统总体结构进行了解析,重点对气体供给系统作了仔细分析,并利用实验数据分析了供给气体压力对燃料电池性能的影响,另外,对于控制系统,从硬件设计出发,对最小系统、信号采集、通讯单元和硬件抗干扰等方面进行了深入的分析；其次,根据燃料电池相关理论和理想气体状态方程,建立了以气体流量为输入进堆气体压力为输出的内部气体分压动态模型,利用Simulink工具进行了仿真,以阴阳极气体供给期望压力为研究对象,利用反馈线性化和极点配置相结合的方法设计了相应的控制器,仿真结果表明该方法能很好的达到预期效果；最后,在所建模型的基础上,设计了气体供给的自适应预测控制方案,并与PID控制进行了比较,且进行了相应的仿真,仿真结果表明,自适应预测控制较PID控制能有效的减轻气体供给时的带来的压力波动,大大减轻了压力波动对质子交换膜带来的冲击,提高了燃料电池的寿命。整个气体供给系统结构简单,硬件处理速度快、可靠性高,能很好的实现气体供给压力的实时监控,自适应预测控制算法能很好地实现对气体供给的优化控制,减少因气体压力波动对质子交换膜的损害。