水力发电机组是水能转换利用的重要水利设施,其装机容量预计将进一步增加,对电网的影响逐渐扩大。水轮机调节系统负责调节流量和维持机组的额定转速,是其调控能量转换的核心。调节系统的稳定性对供电质量和整个水电系统的安全运行至关重要。然而,在实际生产过程中,随机性的负载波动等外部扰动,伺服电机的动作延迟等都会影响系统稳态,另外水轮机调节系统本身的强非线性,多变量耦合也对高效处理和执行来自电网的调度信号带来挑战。考虑Takagi-Sugeno（T-S）模糊算法在分析非线性系统上的优势和在微机调速器大规模研发应用背景下,本文为调节系统设计了T-S模糊智能控制策略来确保其在复杂工况下拥有良好的过渡性能。本文主要研究内容概述为下:（1）非线性水轮机调节系统的模糊采样控制。研究了基于T-S模糊模型和恒定采样数据控制的水电站机组控制系统的稳定性分析和控制器设计。首先,根据T-S模糊理论,对非线性混流式水轮机调节系统进行线性化模糊混合,其次,设计周期采样的模糊控制器,并对闭环采样系统进行离散化。通过构造Lyapunov函数前向差分方法,镇定条件保守性较小且以对称线性矩阵不等式形式给出。最后,用数值仿真说明了系统在不同采样周期下都能快速稳定且具有不同的稳定性能。控制器的优越性在与传统PID控制比较中得到验证。（2）时滞水轮机调节系统的模糊有限时间跟踪控制。考虑接力器行程的延时效应,研究了含有状态时滞的非线性调节系统的动态数学模型,构建了其线性化模型加权叠加的时滞模糊模型。在重构对应的误差系统后设计有记忆模糊状态反馈控制器,借助Lyapunov-Krasovskii函数方法,闭环模糊调节系统在有限时间内对目标值的跟踪误差有效收敛实现状态稳定以及满足跟踪性能模糊控制器存在的充分条件经过严格推导后以线性矩阵不等式给出,利用凸优化技术可使求解控制器增益矩阵更加实用有效。最后仿真表明了控制方案在提高系统暂态性能方面的有效性。（3）基于干扰观测器的分数阶时滞水轮机调节系统的模糊控制。以描述水电系统动力学特性更为准确的分数阶水轮机调节系统为研究对象,为了提高时滞分数阶调节系统的抗干扰控制性能,提出了一种基于干扰观测器的和等价时频域变换的模糊控制方法。建立了同时考虑机械时滞和弹性水锤的分数阶调节系统模糊模型。其次,将由系统状态和扰动信息构造的观测器的输出引入设计的模糊状态反馈控制器,以补偿外部扰动对系统的影响,实现扰动抑制。通过一种新的频率分布模型变换和Lyapunov函数的构造,利用线性矩阵不等式技术导出了控制器作用下的稳定性条件和参数求解方法。最后,通过仿真说明了该算法可保持系统在复杂工况下优良的稳定与鲁棒性。