水力机组控制系统主要是水轮机调速系统和发电机的励磁系统,而它们又受到机组转速和机端电压的影响,同时因为在水力机组控制的动态过程中机组的转速和机端电压是互相影响的,存在着严重的耦合关系,使水力机组的控制不能达到最优的效果。为了使整个控制系统的效果优化,就要对水轮机调速系统和发电机的励磁系统进行综合协调解耦控制,不能单独的设计控制器,而是把它们当作一个整体进行设计。因此,本文主要是在传统的复合控制基础上,运用P规范的解耦理论进行解耦,对水力机组的控制系统进行解耦研究。首先,详细的分析了水轮机和发电机的工作原理,建立了调速系统和励磁系统的数学模型,考虑两个模型之间的联系,在此基础上,建立水力机组的综合控制数学模型。其次,因为水轮机调速和发电机励磁之间存在耦合关系,所以运用钱学森方法设计前馈补偿器对系统进行解耦,并在上面复合控制数学模型的基础上建立解耦的数学模型。最后,运用MATLAB,在Simulink环境下,利用其中的模块库,搭建仿真平台,建立复合控制模型和解耦后的复合控制模型,合理的选择仿真对象进行仿真实验,并将各种情况的仿真结果进行对比分析。通过仿真结果的对比分析,可以得出解耦后的快速性和动态性能比解耦前的好,因此很大的改善了调节的品质。