抽水蓄能电站在电网中具有非常重要的作用，但是，可逆式机组的控制大多采用了以线性控制为基础的调节理论，但是作为控制对象的水泵水轮机具有强非线性特性，这就导致在调节过程中常会发生控制不稳定的现象。尤其是位于特性曲线反“S”区的空载工况，其具有较强的非线性特性，并且水头越低，非线性特性越强。　　通过定性的分析，水泵水轮机组在空载工况具有较强的非线性特性，但是对于水泵水轮机组特性变化的大小，非线性特性的强弱不能进行定量的分析与比较。由于机组的特性常用六传递系数表征，基于水泵水轮机空间曲面数学模型求取六传递系数，通过六传递系数的变化定量的反映机组的特性变化，并根据六传递系数的变化大小（即特性变化大小）定量的反映机组非线性特性。　　针对空载工况典型水头的线性模型分别进行PID参数优化，并分别计算优化参数控制下的线性模型和非线性模型的空载扰动过渡过程。通过观察PID参数以及过渡过程性能指标的变化，得出线性模型优化控制参数对非线性模型的适应性，以及在线性控制下能否通过一组PID参数控制空载工况所有水头。　　为了解决空载工况低水头转速波动，并网困难的问题，基于当转速达到额定转速附近时需要减弱导叶对转速反馈灵敏度的基本思想，提出了增加滤波器的改进PID控制策略。并且基于此控制策略实现了一组PID参数能够适应空载工况所有水头。　　全面总结了本文的研究内容，并对以后的工作内容提出展望。