استحصال انرژی موجود در آب روان رودخانه ها به خصوص رودخانه های کوچک و تبدیل آن به انرژی الکتریکی، توسط نیروگاه های برق آبی کوچک محقق می شود. با توجه به پتانسیل بزرگ و استفاده نشده ی نیروگاه های برق آبی کوچک در بسیاری از نقاط جهان، این نیروگاه ها می توانند مشارکت مهمی در تامین انرژی مورد نیاز کشورها در آینده داشته باشند. نیروگاه های برق آبی کوچک نیز همانند تمام سیستم های صنعتی و طبیعی دیگر، دارای بخش های مختلفی با دینامیک های غیرخطی می باشند. طراحی کنترل کننده، بررسی اثرات ناشی از تغییرات شرایط کار آنها و ... از مواردی می باشند که برای انجام آنها، به مدلی دقیق و مناسب از بخش های مختلف هیدرولیکی و الکتریکی نیروگاه برق آبی کوچک نیاز می باشد. بدست آوردن مدل دینامیکی معتبر برای نیروگاه برق آبی کوچک، یکی از مهمترین پیش نیازهای طراحی کنترل کننده برای توربین نیروگاه می باشد. در این پایان نامه کلیاتی درباره تاریخچه و ساختار نیروگاه های برق آبی کوچک، پتانسیل منابع نیروگاه های برق آبی کوچک جهان به خصوص کشور ایران و تعاریف اولیه این دسته از نیروگاه ها ارائه خواهد شد. معادلات دینامیکی بخش های مختلف هیدرولیکی نیروگاه از قبیل پنستاک، انواع توربین های آبی، مخزن فشارشکن و ... و بخش های مختلف الکتریکی نیروگاه از قبیل انواع ژنراتورها و همچنین بارها توسط معادلات خطی و غیرخطی ارائه خواهند شد. در این مدلسازی ها مشخصات نیروگاه های برق آبی کوچک بصورت خاص مورد توجه قرار خواهند گرفت. استفاده از معادلات دینامیکی غیرخطی، دقت شبیه سازی را افزایش می دهد ولی از طرف دیگر استفاده از الگوریتم های طراحی کنترل کننده بر اساس اصول کنترل خطی امکان پذیر نمی باشد لذا در راستای تحقق این امر، معادلات غیرخطی، خطی سازی شده و دقت آنها نیز بررسی می گردد. با توجه به اهمیت و تفاوت گاورنرها در نیروگاه برق آبی کوچک نسبت به نیروگاه های برق آبی بزرگ، مدلسازی گاورنرها با رویکرد کنترل فرکانس ارائه خواهد گردید. استفاده از سروموتورها به عنوان گاورنر نیروگاه های برق آبی کوچک، به صورت خاص مورد توجه قرار خواهد گرفت و مدلسازی سروموتورهای dc ارائه خواهد شد. مبحث ابقاء پارامترهای حیاتی سیستم از قبیل ولتاژ و فرکانس در محدوده قابل قبول، امری ضروری برای عملکرد صحیح و موثر آن می باشد لذا در ادامه از طریق مدل های بدست آمده، طراحی و پیاده سازی کنترل کننده فرکانس نیروگاه برق آبی کوچک با دو روش کنترل کننده عصبی تطبیقی و کنترل کننده پیش بین براساس مدل ارائه خواهد شد و نتایج حاصل از شبیه سازی ها با کنترل کننده کلاسیک pi مقایسه خواهد شد. بکارگیری دو شبکه عصبی با عنوان شبکه شناسایی کننده و شبکه کنترل کننده، نگرانی غیرخطی بودن معادلات دینامیکی نیروگاه برق آبی کوچک را از بین می برد و از طرف دیگر استفاده از کنترل پیش بین براساس مدل نیز با تخمین مدل در هر سیکل نمونه برداری، نگرانی تغییر شرایط کار و به دنبال آن تغییر پارامترهای نیروگاه برق آبی کوچک را مرتفع می سازد. در شبیه سازی و پیاده سازی مدل های بدست آمده، از پارامترهای و داده های نیروگاه برق آبی میکرو پروژه ناو در استان گیلان استفاده خواهد شد. در انتها نحوه اتصال و انفصال نیروگاه های برق آبی کوچک به شبکه سراسری برق و اثرات ناشی از اتصال یا انفصال از شبکه مورد بررسی قرار خواهد گرفت.