由于我国淡水资源较为匮乏，普通农业灌溉易造成水资源大量浪费;此外，化肥的过度使用，虽提高了作物产量，但同时也造成了土壤板结、土壤盐碱化等问题。因此，为满足精准农业的要求，实现农业的可持续发展，灌溉、施肥的精准化势在必行，其不仅可以节水、节肥，保护土壤环境，而且可以减少人力需求，实现农业的自动化、智能化。水肥一体化技术是近年来的热点技术，而在此研究领域，国内起步较晚。国外在20世纪30年代就开始了在这一领域的研究。其中以色列、荷兰、加拿大等国家的技术最为出色，这些国家已经实现了产品的系列化。而在国内，70年代开始引入第一台设备，90年代才开始进行相关的研究，且研究开发大多还处于实验室阶段。国外设备虽然已实现系列化，但价格昂贵，维护困难，并不适应中国的小规模农业的特点。因此，结合国内情况，开发研究适合国内需求的水肥一体机十分必要。
　　本文中，结合农业温室大棚的环境和温室生产的具体要求，参照学习了国外水肥一体化设备的具体情况和相关研究。在专业农业栽培技术的指导下，结合控制技术和信息技术，设计开发了一套水肥一体机系统，并在相关的一些控制方法上做了研究。控制系统使用了PLC和触摸屏，设计了在线式管路结构，通过对于数字调节阀和水泵的控制，实现灌溉水与多路肥料的流量控制，使之呈现一定配比。本文还设计开发了监控各环境参数的数据变送器，实现对于空气温湿度、土壤温湿度，光照强度等变量的数据采集。利用控制器接收处理参数，并通过DTU数据传输模块将数据上传至服务器，实现对于温室大棚的远程监控。
　　本文在对灌溉水和多路水溶肥的流量控制方面，研究了常用的比值控制系统结构，分析了其存在的优缺点;验证了调和控制的结构的独特优势。采用适应调和控制方法，实现对于调和权值的在线调整，使用了分布估计算法UMDA对于PID控制器参数进行优化。并通过仿真验证了算法与控制的有效性。
　　本文的主要工作包括:水肥一体机管路部件的硬件设计，电气部件相关硬件设计、各个部件相对应的软件设计等。UMDA分布估计算法在PID参数优化上的应用。此外，也在适应调和结构应用于水肥一体机方面进行了仿真研究。