水轮发电机组把水能转变为电能供生产、生活使用。用户在用电过程中除要求供电安全可靠外,对电网电能质量也有十分严格的要求。按我国电力部门规定,电网的额定频率为50Hz,大电网允许的频率偏差为±0.2Hz。随着电力用户对电网质量要求的提高,水电站在向电网供电时必须保证电压和频率的稳定,于是水轮发电机组的调节问题受到人们极大的关注。水轮机调节系统是一个非线性、时变、非最小相位的系统,其动力学特性的内部不确定性和外部环境扰动的多变性等增加了控制的难度。目前,国内外的水轮机调节规律还是采用常规PID控制。然而,对于这类系统,常规的PID控制由于采用固定的参数难以保证系统在任何工况下始终具有最佳的控制性能,因而没有较好的控制效果;随着新一代智能控制器的出现并逐步被应用到各类控制系统中,大大改善了控制系统的性能。为此,本文将设计一种模糊PID控制系统,并通过仿真研究,证明其优越性,为改善水轮机调节系统的性能提供理论上的支持。文中首先论述了模糊PID控制的理论基础,介绍了模糊控制的原理及模糊PID控制器的结构和设计步骤。然后分析了水轮机调节系统的组成、结构等基本情况,介绍了水轮机调节系统的工作原理及工作过程,建立水轮机调节系统的数学模型。在此基础上,设计了适用于水轮机调节系统的模糊PID控制器,然后利用Matlab进行仿真并对控制效果进行了详细分析比较。仿真结果表明,基于模糊PID控制的频率调节过程,所得到的系统响应曲线过冲极小,具有较强的抗扰动能力,调节速度快且调节过程平稳,具有良好的调节品质,与传统方法相比表现出更强的鲁棒性,是一种行之有效的控制方法。由于该控制器在微机控制系统中比较容易实现,该控制器在工业控制系统中将会有非常广阔的应用前景。