随着优化算法在控制领域中的应用不断深入，许多实际的控制工程可以归结为优化问题。而实际的控制工程问题一般都存在非线性、强约束、随机性、大规模等特性，单一的算法由于自身的局限性，在解决控制工程的优化问题时出现了许多难以克服的困难，如优化参数容易陷入局部极小、优化时间过长、优化效果达不到实际控制工程的性能指标等，因此优化问题一直都受到理论界和工程界的重视。 混沌运动是存在于非线性系统中的一种较为普遍的现象，它具有遍历性、随机性、规律性等特点，能在一定范围内按其自身规律不重复地遍历所有状态。这些特点使得混沌能被用来进行优化搜索且能避免陷入局部极小，具有全局性优点，混沌优化方法已成为一种新颖的优化技术。在控制领域中，许多控制器参数的设计可包括在优化的框架内。无论经典的PID控制，还是智能控制的神经网络控制、模糊神经网络控制等，从本质上讲，都是结构或参数的优化控制。如何将混沌动力学引入到控制领域中实现优化设计，这是一个新的思路，是富有挑战性的课题。 本论文针对水轮机调节系统的时变性以及非线性，建立了水轮机调节系统的一个较为精确的数学模型，提出了模糊PID和基于混沌优化的PID控制策略，在研究模糊控制、混沌优化控制算法的基础上，构建了水轮机调节系统的模糊PID控制模型、基于混沌优化PID控制模型。并对两种方法进行了分析比较。研究表明，与常规的固定PID参数的控制算法相比，模糊PID和基于混沌优化的PID的控制效果更好，并且具有较强的鲁棒性，证明这些先进的控制策略是有效的。