水轮机调节系统由水力、电气和机械模块构成，作为经典的非线性动力系统，具有丰富的动力学特性，其结构和控制过程比较复杂，水轮机调节系统的稳定运行直接决定了整个水电机组安全稳定，因此，优化水轮机调节系统的算法，使用新材料、新技术对保障电力系统频率稳定和提高水电机组系统稳定是近年来研究的热点，具有十分重要的现实意义。　　本文基于不同的实际需求，建立了三个不同的水轮机调节系统模型，并以此为研究点，根据非线性动力学的基本理论和科学分析方法，如Hopf分岔理论、中心流形定理、Routh-Hurwitz判据、数值模拟等，重点分析了参数对系统稳定性和Hopf分岔的影响，论文的主要内容如下:　　1.简要介绍了水轮机调节系统发展过程和国内外研究现状，提出了我们选题的目的和意义，给出了稳定性、高维Hopf分岔、中心流形、数值仿真等定义和理论。　　2.对于槽渠供应水电站进行分析，在忽略引水管道系统弹性作用下，假设引水管道较短，使用刚性模型构建了六维直管缓冲槽水轮机调节系统的状态方程，通过理论和数值模拟方法研究了该系统的非线性动力学特性。　　3.考虑一个四维的单机单管水轮机调节系统，由于系统引水环节有粘性介质的存在，而且在时间、空间上有记忆性和非局部性，所以引入了分数阶微积分的理论分析该模型，基于分数阶微积分的定义和数值解法，得到了一个正的有限Lyapunov函数，利用Galois群理论，对系统稳定性进行了分析。　　4.构建了一个速度控制存在延迟和液压私服系统相位延迟的PI型水轮机调节系统模型，将该系统中的双时滞项分了四类情况，分别研究了系统的稳定性和Hopf分岔，并给出确定分支周期解的稳定性和Hopf分岔方向的三个参数，最后通过系统时间响应图、相轨迹等数值模拟方法分析了系统的动力学行为。