在世界性水资源匮乏的大背景下,我国作为一个人口大国所面临的情况更加严峻。我国的淡水资源不足,发展中的工业和农业可用水资源十分有限,农业灌溉水资源尤为短缺。由于经年生产中的过度灌溉和施肥,土壤次生盐渍化日趋严重,土壤品质下降,可持续生产能力低下。因此,为实现农业的可持续发展,满足精准农业的要求,灌溉、施肥的精准化势在必行。水肥一体化技术,是一种通过科学的给水给肥,使得作物在其生长过程中的各个阶段得到适量且充足的养分的技术。我国水肥一体化方面的研究起步较晚;同时,现今水肥一体机的研究中,在线式多路水肥同时施加的流量比值控制的相关研究开展较少。因此,研究水肥一体机的多流量比值控制方法有重要意义。本文首先针对水肥一体机的水肥流量控制部分,进行了机理建模,研究了常规的基于PID的比值控制方法;在此基础上,提出将自抗扰技术（ADRC）应用于水肥一体机的流量控制,搭建了 ADRC自定义Simulink仿真模块库;进一步,提出采用单变量边缘分布算法（UMDA）对ADRC控制器的参数进行优化;最后,本文根据实际需求,设计开发了一套完整的水肥一体机系统,并将控制算法应用于实际系统,验证了系统和算法的有效性。本文的具体工作包括:（1）建模与常规控制方法研究。本文提取了水肥一体机的水肥流量控制部分,对该部分进行了数学机理建模;并对于所建模型,使用常规的基于PID的比值控制方法,进行了仿真应用实验;根据实验效果,提出了常规控制所存在的问题。（2）ADRC的研究、仿真与参数优化。本文分析了经典PID控制方法的优劣性,提出采用ADRC控制器进行替代;建立了 ADRC自定义Simulink模块库,并对控制效果进行了仿真验证;提出采用UMDA算法,对ADRC控制器的参数进行了优化。（3）水肥一体机控制系统的设计与控制方法的应用。本文设计实现了一个完整的水肥一体机控制系统,其中包括系统总体设计、器件选型、架体管路设计和软件编程等;在所设计的水肥一体机上,应用了常规的基于PID的比值控制算法和先进的基于ADRC的比值控制方法,并根据实际作用效果,进行了对比论证。