目前，能源技术的创新不断地推动人类社会的进步，同时人们也面临着能源危机和环境污染两大问题。质子交换膜燃料电池作为发电装置具有高效，清洁等功能，在以后的市场应用中有良好的前景。但PEMFC电堆在传热、传质和化学反应方面的化学反应比较复杂。　　研究表明，PEMFC内部的某些电化学反应过程具有分数阶特性，利用分数阶微积分描述更贴近实际系统特征。本文建立PEMFC输出电压的分数阶动态模型，利用一种遗传算法对模型中未知参数进行辨识。针对辨识后的模型给出了模糊分数阶PIλDμ控制器，对电堆输出电压进行控制。最后将提出的控制算法运用在实际系统中。主要内容如下:　　(1)研究了分数阶系统的两种数值求解方法，包括解析解和数值解两种。仿真结果表明对于线性定常系统，数值解求解方法的快速性和准确性更好。提出了一种基于ITAE的分数阶PIλDμ控制器参数优化方法，结果表明分数阶微分和积分阶次对系统动态性能的影响不同。　　(2)考虑到氢气流量与压力之间、热能溢出与温度之间存在非整数阶关系，分别建立了PEMFC温度的分数阶模型、氢气流量与压力的分数阶模型，结合这些子模型构成PEMFC输出电压的分数阶动态模型。由于模型中部分参数未知，提出一种大变异遗传算法对其辨识，辨识后的模型结果与实验数据基本一致。仿真结果表明，随着电堆参数的变化，其输出电压的结果也随之不同。　　(3)由于分数阶PIλDμ控制器参数不能实现在线调整，采用了模糊控制理论对分数阶PIλDμ的5个参数在线调整，在启动和运行过程中将电堆输出电压稳定在理想电压点附近。仿真结果表明模糊分数阶PIλDμ控制效果在动态性能上优于分数阶PIλDμ控制。　　(4)基于Labview设计了PEMFC输出电压的测控系统，建立该系统的登录和显示界面。通过数据采集模块实现了电堆输出电压的测量和控制，结果验证了建立的模型和所设计的控制器的有效性。