新疆是全国最大的优质商品棉生产基地,灌溉施肥在棉花生产中占据着极其重要的地位。目前兵团多地采用传统的变频调速系统大多适应性不强,控制精度较低,参数整定、调试麻烦,所以在工程应用中较为少见的。针对这种灌溉施肥系统中的控制问题,将模型参考自适应理论引入到水肥控制自适应系统中来,根据自适应系统的结构特点,建立了该系统的传递函数模型,着重介绍基于李雅普诺夫稳定性理论实现模型参考自适应控制的过程,并求解自适应控制器和推理出相应的自适应控制规律。最后利用MATLAB/Simulink软件对模型参考自适应控制下的系统进行仿真分析,并进行实地试验。最终确定一套以PLC为控制器核心的水肥控制自适应系统。系统不仅具有浇水、施肥、清洗等基本功能,还可精准调控水肥混合比例和精准控制施肥量,为新疆棉花的种植提供了科学可行的水肥决策依据,最终为用户提供一套科学有效的灌溉施肥方案。具体研究内容如下:（1）根据水肥控制自适应系统设计要求和原则,对系统结构进行设计,并分析水肥控制自适系统的结构特点,构建相应系统数学模型。（2）控制算法研究。首先详细介绍自适应控制算法及原理,根据水肥控制自适应系统结构特点,依据李雅普诺夫稳定性理论,搭建自适应控制器,推导相应的自适应控制规律,最终确定自适应控制作为本系统的控制方法。（3）系统仿真。在MATLAB/Simulink中,将搭建好的自适应系统模型转化为可在MATLAB中进行仿真研究的Simulink模型,然后进行仿真研究,同时与PID控制进行对比分析。（4）自适应系统硬件设计。首先对控制系统整体结构框架进行设计,其次对硬件部分各个模块进行选型和设计,主要包括供电系统电路、信息采集模块、主控器部分、OPC数据通信等;其次对需要的硬件选型分析最终确定p H传感器、流量传感器、压力变送器、PLC的型号及参数特点;然后搭建以PLC为主控器的硬件电路并使用OPC通信技术创建一个实现信息采集和精准控制的控制系统。（5）自适应系统软件设计。首先分析整个灌溉施肥过程,设计系统控制流程图,然后利用Gxworks2软件分别设计并编写信息检测模块程序、通讯模块程序、执行机构控制程序、时序控制程序和时间控制程序等,以确保灌溉施肥过程的正常有序的进行和混肥效果。此外,利用MATLAB工具箱GUI开发工具箱设计开发上位机监控中心,主要包括系统的运行、停止、急停等基本功能,还可以辅助决策施肥量,并且可以实时显示水肥溶液的流量、压力和p H值等信息。（6）通过搭建好的自适应控制系统实验平台,对系统的稳定性、响应速度进行性能测试验证自适应控制算法的优越性,其次对压力变送器、p H传感器、流量计采集到的水肥溶液参数信息进行对比分析,验证系统的施肥精度和混肥效果。