水力透平机是将水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它不仅在炼钢、石油、化工等工业的能源回收系统中，发挥着巨大的作用，而且作为水电厂的基本运行设备，对大自然的水源中存在的机械能与动能加以充分利用，供给人民生活、生产用电。水力透平机的转速调节严重影响着能源回收系统的运行安全与电力生产的质量，其重要性不言而喻。随着科技的发展，电力需求的不断扩大，生产、生活用电对电力系统的稳定性要求也越来越高。随着全世界对生态环境重视程度的提高，建立能够使用可再生资源的工业生产方式已成了迫切的要求。利用水力发电，是生态工业的重要应用之一，而水力透平机作为水力发电的重要组成部分，它的转速对电力系统的稳定性和生态工业的安全运行具有极其重要的作用。因此研究调节效果更稳定、更高效的水力透平机调速系统，在理论与工程上都具有重大意义。本文根据水力透平机调节领域内的发展现状与研究进展，针对现有的水力透平机转速调节与控制系统中存在的问题，研究并设计一种基于可编程计算机控制器应用单神经元自适应PID控制算法的水力透平机调速系统。主要工作和研究结果如下：（1）介绍课题的背景、目的与意义，阐述水力透平机调速器的发展历史与进程。介绍各种水力透平机调速器的特点与优缺点，提出现有水力透平机调速器的问题和不足。（2）研究水力透平机转速调节与控制系统，提出整个系统设计方案，设计系统结构组成图与相关环节硬件电路图。该调速系统利用ARM7作为核心芯片实时检测转速后，在应用PCC控制器的基础上使用单神经元自适应PID智能控制方法进行对转速调节，具有高效、迅速、稳定的特点。（3）将水力透平机调速系统分为调节对象与控制单元，对调节对象中的引水系统、发电机与负载、水力透平机机组、机械液压部件等环节进行理论分析，使用Simulink软件建立其线性模型。将水力透平机系统线性化，利于仿真分析控制方法的有效性、稳定性、快速性。（4）设计基于ARM的转速测量模块，画出其硬件电路图，运用增量式光电编码器及施密特触发器等信号处理器对信号进行滤波、整形处理，应用LPC2114使调节控制系统的可以监测到实时的水力透平机转速。（5）在可编程计算机控制器的水力透平机调速器的基础上，结合智能控制理论，提出单神经元自适应PID控制策略，并使用Simulink软件对其建模。搭建各个部分的仿真模型，构成系统模型并进行仿真。仿真结果表明，系统能够较好的完成转速调节与控制。