水轮机调节系统是一个集水力、机械、电气于一体的复杂控制系统,对水电站的安全稳定运行有着重要的影响。可调整的调速器PID参数是影响机组调节性能的关键因素,因而调速器PID参数优化成为研究的热点问题。为解决水轮机调速器PID参数的优化问题,本文将人群搜索算法引入到水轮机调速系统中,为调速器PID参数整定与优化提供新的思路和方法。本文首先将水轮机调节系统拆分成水力系统、水轮机、调速器、发电机四个子系统,分别介绍四个子系统的基本模型,进而构建和推导了一个四阶微分方程模型。利用Hopf分岔理论和数学知识,以调速器PID参数为分岔参数,研究并分析该系统在频率扰动和负荷扰动下的分岔现象。通过对水轮机调速系统的仿真分析,发现该系统分岔为亚临界的,并得到调速器PID控制参数的稳定域。在此基础上,以水轮发电机组转速偏差的积分时间绝对误差指标为目标函数,运用人群搜索算法分别在刚性水击和弹性水击条件下对水力机组调节系统进行PID参数精细化寻优,得到了5%频率扰动工况和10%负荷扰动工况下的最佳PID参数、调节时间以及控制性能指标。经过与粒子群优化方法的对比,验证出人群搜索算法优化水轮机调速系统PID参数是可行的、有效性的。仿真结果表明,经人群搜索算法优化得到的PID参数使机组在频率扰动、负荷扰动干预下具备良好的调节性能和稳定性能。在今后的研究中应针对调速系统不断调整算法参数和改进算法,进而达到更好的PID参数优化效果。