质子交换膜燃料电池是一种通过氢气和氧气的电化学反应将化学能直接转化为电能的装置.提出一种改进的四阶燃料电池进气系统模型,分析了系统的约束性.针对系统模型所具有的非线性特性,提出建立线性变参数(LPV)模型用于对系统的控制.针对状态变量不可测的问题引入卡尔曼滤波器,同时通过可观性分析得出系统所需测量的最佳变量.在符合约束条件下设计基于线性变参数模型的状态空间模型预测控制器,控制空压机的工作电压保证氢气燃料的充分反应.仿真结果表明,基于LPV模型的模型预测控制器能够对空气进气系统进行有效的控制,且满足空压机喘振和阻塞边界等约束条件,与单模型预测控制相比具有更好的控制效果.