精准配肥是当前水肥一体化研究中的一个关键问题,它可以实现作物营养按需供给,同时也能够提高肥料利用率,节水增效,减少污染。本文通过对施肥泵特性、混肥器结构、降维简化算法、控制算法和软硬件设计方面的研究,设计了一个基于STM32单片机和Android手机平台的水肥一体化营养液控制系统。本系统使用Android平台手机APP完成以下功能:用户可随时查看供水、供肥情况;根据不同农作物的需求,手动修改水肥比例和营养液浓度值,实现了灌溉施肥信息的在线监控;同时,为用户提供农学专家的联系方式和网上查询功能。为了实现精准配肥首先对施肥泵特性进行了分析,针对GQS型潜水螺杆泵,测定了其特性,建立了流量、压强和电压三个变量之间的关系模型,并通过边折叠算法对其进行了降维简化。试验结果表明,与原模型相比,使用简化算法化简模型后,平均误差保持在3%之内,而且单片机运算时间减少了 86.8%,实现了在不影响混肥精度的前提下,简化算法,快速控制,提高配肥效率的目的。对混肥器结构进行设计,在管道内部增加节流收口,在管道上方焊接4个进肥口,将装置整体长度缩短,设置标定的管道,对两个管道的流量值进行线性回归,得到R2为0.999,通过计算获得混肥器的实际流量,为实现水肥精准配比做硬件准备。通过软件程序设计,对混肥器的流量、压强值进行采集和传输,实时监控系统运行情况,实现了用户通过手机连接Wi-Fi模块进行水肥配比参数的修改。通过试验得到PWM占空比与电机电压之间为线性关系,相关系数R2为0.9987,改变PWM占空比来调节施肥泵的转速。本文的控制算法采用分段比例参数实现营养液调控,经过实际验证得到超调量大约为3%,系统能够稳定的运行,可以满足控制系统的设计需求。