当今世界科技飞速发展，世界各国对于能源的竞争愈发激烈，作为工业发展的支柱，水电能源是其中极其重要的一环。水力资源清洁、无污染、可持续利用、不会枯竭、成本低、效益高、对生态环境影响最小，并且我国水资源蕴藏丰富，根据国家发改委于2005年11月发布的全国水力资源复查结果，我国大陆水力资源理论储量为6.94亿千瓦，居世界第一位。目前我国对水力资源的开发利用还远远不够，进一步利用已有的水力资源产生更多的电能，来支持我国的现代化建设，仍然很有必要。本文在研究和分析水轮机调节系统结构特点的基础上，在科研仿真软件MATLAB中的simulink平台上搭建了水轮机调节系统的仿真模型。然后对整个水轮机调节系统进行参数辨识，采用实测和静动态实验相结合的方法确定PID微机调速器的三个控制参数，通过MATLAB中的最小二乘算法函数来辨识被控对象环节的参数，最终得到整个水轮机调节系统的参数模型结构。得到系统的辨识模型之后，需要对PID调速器的三个控制参数进行优化，因为这三个参数不仅直接影响工业系统的控制效果，并且和安全、经济运行有非常密切的关系。本文采用基于标准遗传算法的改进型遗传算法对PID微机调速器的三个控制参数进行优化，同时结合水轮机调节系统的特点，参考水电站水轮机组的实际运行状况来设计目标函数和交叉、变异参数。优化得到PID调速器三个控制参数以后，将其代入水轮机调节系统的调速器中，在simulink中与原系统的输出响应进行比较，验证优化后参数的有效性，看是否有效地提升了系统的性能。最后，本文基于MATLAB中的GUIDE(Graphical User Interface DevelopmentEnvironment)平台，设计了一个水轮机调节系统人机交互界面。这个界面可以实现水轮机调节系统的运行仿真、系统辨识及PID微机调速器参数优化等功能，将本文的研究内容和解决问题的方法更加直接地展示给读者。