为进一步提高水轮机的控制性能，针对水轮机调节系统提出一种基于自适应混沌粒子群算法优化变论域模糊PID(CAS-PSO-VFPID)的控制策略。首先，建立非线性水轮机调节系统模型，并根据该系统模型构建变论域模糊控制器；然后，通过自适应混沌粒子群算法(CAS-PSO)针对变论域模糊控制器进行优化与设计，得到CAS-PSO-VFPID控制器；最后，对非线性水轮机调节系统模型的适用性进行仿真验证，并在不同工况下与鲸鱼算法优化变论域模糊PID(WOA-VFPID)、标准粒子群算法优化PID(PSO-PID)、标准粒子群算法优化变论域模糊PID(PSO-VFPID)多种控制策略进行对比仿真。仿真结果表明，在CAS-PSO-VFPID控制策略下系统收敛速度快、寻优能力强，可有效提高水轮机调节系统的响应速度及准确性，使调节系统具有更好的动态稳定性。