水轮机调节系统是一个涉及水力、机械、电气等多种因素在内的,具有强时变性和非最小相位的复杂的非线性控制系统,其动态调节品质将直接影响机组运行的稳定和安全。以往由于研究重点的不同,对机组调节系统做近似简化或线性化处理,虽然也能对研究重点做出很好的解释,但放大到整个水轮发电机组的调节系统却未必是最佳的控制策略,并且在很多模型中存在参数的物理意义不清晰等问题。鉴于此,本人在前人的研究基础之上,首先推导并建立了相对完整且物理意义清晰的水轮机调节系统非线性模型,运用Hopf分叉理论对所建系统模型进行分叉分析;其次运用遗传算法对模糊自适应PID控制器相关参数进行优化,并将其运用到非线性水轮机调节系统调速器参数的精细化整定研究中。仿真结果表明基于遗传算法优化参数的模糊自适应PID控制能有效改善机组在频率和负荷扰动下的过渡过程,具有更好的调节品质。本文主要的研究内容有以下几部分:(1)将水轮机调节系统分为四个子系统:有压过水子系统、水轮机子系统、发电机子系统和调速器子系统,然后分别对以上各子系统进行数学模型的推导和建立。(2)将各子系统数学模型进行整合,建立完整的水轮机调节系统非线性模型。运用非线性分叉理论,在机组受到频率扰动和负荷扰动两种常见工况下,分析调速器参数发生分叉时临界点所构成的分叉图以及稳定域范围。(3)基于遗传算法对模糊自适应PID控制器相关参数进行自适应整定,并将其运用到弹性水击非线性水轮机调节系统中,对水轮机调速器的最佳参数进行精细化整定研究。(4)在Simulink的基础上,运用预设初值的方法,建立考虑调压井的机组调节系统非线性Simulink仿真模块,一来验证本文所建微分代数模型的正确性,二来研究被控对象参数对机组调节性能的影响。