El regulador automático de voltaje (AVR) representa el bucle básico del regulador de voltaje en los sistemas de energía. La parte central de este bucle es el regulador, que tiene parámetros que definen la velocidad de la regulación de voltaje, la calidad de las respuestas y la estabilidad del sistema. Además, tiene un impacto en el cambio y el valor de la tensión de excitación, especialmente durante transitorios. En este documento, a diferencia de los enfoques de la literatura, se presentan las verificaciones experimentales del impacto de los parámetros del regulador en el valor de la tensión y la corriente de excitación. Se presenta un nuevo algoritmo metaheurístico híbrido para la determinación de los parámetros del regulador del sistema AVR, y un nuevo diseño de regulador teniendo en cuenta la limitación de la tensión de excitación. El algoritmo propuesto combina las propiedades y características del optimizador de equilibrio y los algoritmos de ciclo de agua de tasa de evaporación. El algoritmo propuesto es efectivo, rápido y preciso. Tanto los resultados experimentales como los de simulación muestran que la limitación de la tensión de excitación aumenta el tiempo de estabilización de la tensión del generador durante el cambio de referencia. Además, los resultados de simulación muestran que los valores óptimos de los parámetros PID son menores para valores de tensión de excitación limitados.