主动吸收式造波技术的发展及应用

白志刚，汪晓宇，余海涛，吴 哲

(1.天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072； 2.天津大学 建筑工程学院，天津 300072)

在港口工程、水利工程、船舶与海洋工程等领域的研究中，常采用物理模型实验的方法来解决实际的工程问题， 例如在水槽或水池等设施中按照重力相似准则，以一定的比尺模拟实际工况中的波浪、流、风及地形等自然因素。目前，世界研究机构建设了高性能波浪水槽或水池，例如荷兰MARIN水池[1]，英国爱丁堡大学FloWave海洋能研究水池[2]、荷兰代尔夫特大学Delta水槽[3]、日本NMRI圆形深海水池[4]，国内例如中国上海交通大学海洋深水池[5]、交通运输部天津水运工程科学研究院大比尺波浪水槽[6-7]等。

1 概述

传统的实验室造波技术起源于1929年，Havelock[8]推导了实验室造波理论，而后Biesel[9]、Ursell[10]等实现了实验室物理造波技术，Schäffer[11]将造波理论拓展到二阶，建立了完整造波理论体系，并进行了实验验证。值得注意的是，与广阔的海洋环境不同，波浪水槽或水池受到长度和宽度的限制，造波板产生的行进波会与水池边壁和结构物产生反射波，反射波再返回至造波板处被二次推出，形成二次反射波，严重影响水池中的波浪场。为获得高质量模拟波浪，必须解决造波过程中的二次反射问题。实验室常采用的解决方法包括被动消波技术和主动吸收技术。常用的被动消波装置包括斜坡、盲沟、孔板等型式[12-14]，可以有效地吸收掉传播到水槽末端或池壁的波浪。

但被动消波技术存在着占用空间大、无法吸收池中结构物前的反射波等局限性，故基于波浪信息反馈的主动吸收式造波技术被提出和采用。主动吸收式造波技术的基本原理为：传感器测量波浪的信息并传输到控制器中，控制器将波浪信息转化为造波板的运动信号，造波板进行运动吸收反射波浪。整个过程具有实时性。

主动吸收式造波技术有如下功能：

(1)主动吸收系统布置在末端时，吸收行进波，提供稳定的行进波波浪场；节省被动消波装置占用的大幅空间，提高吸收效率，如图1-a所示。用于泥沙实验[15]、海底管线冲刷实验等[16]；

(2)主动吸收系统附加在造波端时，造波板兼具造波和吸收的功能，吸收结构物的一次反射波，保证结构物前的波浪特征及受力特性稳定，如图1-b所示。适用于海工、港工结构实验及船舶实验等[17-18]；

(3)有效避免水池或水槽中共振现象的产生，延长实验时间；

(4)在实验结束时，吸收水槽或水池中振荡的余波，极大缩短两次实验间的静水时间，提高实验效率；

(5)避免二阶伪谐波的产生[19]。

1-a 主动吸收系统布置在末端示意图1-b 主动吸收系统附加在造波端示意图图1 主动吸收系统布置示意图Fig.1 Arrangement of active absorption system

以波浪反馈信号的类型为分类标准，主动吸收式造波技术分为基于板上波高信号、板前波高信号和力或力矩信号的3种代表性技术，各种技术所基于的理论及其时域实现方式也有所不同。本文在对3种主动吸收式造波技术综述的基础上，总结对比各项技术的优缺点，对主动吸收式造波技术的核心与难点进行了分析讨论，最后结合国内外发展现状对技术的发展趋势进行了展望，并为今后我国应采取的对策提出建议。

2 主动吸收式造波技术

2.1 基于板上波高信号反馈的主动吸收式造波技术

以板上实时波高信号作为反馈信号的主动吸收式造波技术发展较早，研究也更加成熟。按照技术水平的发展，造波能力从规则波到不规则波，从线性波到非线性波，从二维水槽造波到三维水池造波不断提高。

针对二维线性工况，Hirakuchi等[20-21]推导了吸收模式下带有衰减模态的规则波的造波板运动控制方程。针对不规则波情况，认为波浪是由无限个频率的组成波叠加而成，采用数学近似的方法，即用近似的常数代替涉及无穷个组成波的未知参数。Hirakuchi等在Kawaguchi[22]的基础上，设计了适用于规则波与不规则波的主动吸收式造波系统。该系统采用二维推板式造波机，兼具造波与吸收的功能，波浪的波高反馈信息通过固定在造波板上的浪高仪来获取，并通过一套完整的模拟控制回路实现造波板速度控制。实验对比了传统造波与主动吸收式造波的效果，在进行不规则波造波实验时，还对比了水槽末端分别布置防波堤模型和消波滩时吸收的效果。结果表明，主动吸收式造波情况下，谱密度分布更接近理论值。该技术被发展为 “时域控制法”，从时域的角度进行吸收的研究，极大地简化了算法设计。

Schäffer等[23]建立了基于板上波高反馈的适用于规则波和不规则波的主动吸收理论，推导了造波板的运动Xa与反馈波高A0之间的频域传递函数F

(1)

式中：c0、cj为水动力传递系数；AI为目标行进波高。在算法的时域实现过程中，采用最佳逼近方法设计了无限脉冲响应(IIR)滤波器，在较宽的频率范围内拟合传递函数。并在滤波器设计过程中考虑造波板的零频响应和信号延迟的问题等。实验验证工作在DHI水池中进行，验证了规则波与不规则波的主动吸收效果，实验结果与理论值较为吻合。该方法称为“频域滤波器方法”。

李宏伟[24-25]将“时域控制方程法”和“频域滤波器方法”统一，从公式推导过程中解释了两种理论的本质是一致的。在算法实现过程中，两种方法对于规则波的吸收效果理论上也是一致的。

(2)

(3)

主动吸收式造波技术从二维水槽向三维水池拓展时，受到多种因素的影响和制约，包括斜向波浪的入射角度，非传播模态项的分布规律，相邻造波板之间的干扰等，其中，最主要的影响因素为波浪的方向角问题。在向三维拓展的尝试中，最初采用的方法为直接将二维的控制系统应用到三维造波机的每块独立的造波板上，并以提前预设的方法解决方向角问题。上述方法被称为准三维主动吸收技术，具有代表性的如Yoshikawa和Chin[27]、Hirakuchi[21]等。他们的实验结果表明，准三维主动吸收技术在水池实验中是适用的，在小角度情况下，尤其是反射波垂直于造波机的情况下，吸收效果十分显著。

面对更复杂的水池工况，如大角度斜向波或变角度波浪情况，准三维主动吸收技术具有不适用性，需要对反射波的角度进行实时探测，并对各造波板进行耦合控制，这种方法被称为全三维主动吸收技术。Ito[28]等基于板上波高传感器的反馈信号，设计了三维主动吸收式造波系统。其设计核心在于利用系统探测并计算实测信号与预设值的差异，修正差异从而实现主动吸收式造波。推导出主动吸收模式下造波板速度与反馈波高之间的传递函数H(ω,θ)，并将传递函数H(ω,θ)在主频率ω0和主方向角θ0上进行泰勒展开。

(4)

式中：频率的偏差值△ω和方向角的偏差值△θ成为自变量。可通过反射波波高及其二阶导数的形式表达出来。关于主频率和主方向角的选取，主频率选择为规则波的角频率及不规则波的谱峰频率，主方向角的选取较为复杂。对于复杂反射模型，方向难以确定，对于浮体模型，方向角会随时间发生变化，采用当前以及过去的波高数据对时间和空间的偏导的方法确定主方向角。

Schäffer和Skourup[29-31]在Schäffer[23]的基础上提出了一种适用于三维主动吸收的新方法。推导得三维主动吸收传递函数，算法实现过程依靠二维滤波器方法，逼近幅值和相位响应的同时，对波浪方向角进行逼近，使该滤波器的系统响应函数尽可能的逼近三维主动吸收传递函数。实验结果给出了准三维和全三维主动吸收系统在各角度下的规则波的吸收率对比，结果表明，全三维主动吸收系统0°～60°角度范围内，反射率均在10%以下。

图2 布置在板上的波高传感器组成的线性阵列(Oscar Cruz Castro)Fig.2 Uniform linear array formed with wave height meters attached to the paddle front(Oscar Cruz Castro)

Oscar Cruz Castro[32]针对方向角问题从信号学角度提出了新的解决方案，基于信号学的改进MUSIC算法，采用直接数据域适应性声源定位(DDDA)获得伪协方差矩阵。如图2传感器阵列示意图，有N个波高传感器成列分布，探测多个方向上的多个窄带信号。根据方向响应粗略估计入射角度的范围，再通过解算矩阵求确切的方向谱。实验验证了该方向谱估计方法的有效性。在设定方向为30°的情况下，落在25°～35°结果范围内的有效样本占比52.2%，若将结果范围扩大，落在20°～40°结果范围内的有效样本占比66.3%。

国内在主动吸收式造波技术领域也普遍采用以板上波高信号为反馈的技术。陈汉宝和郑宝友[33]设计并制造了不规则波造波机，探讨了无反射造波机的实现思路；柳淑学和李木国[34]课题组在Hirakuchi[20]的基础上设计了高性能的主动吸收式造波系统，并提出代表频率法，实现不规则波的主动吸收；顾民[35]提出采用滤波器方法解决主动吸收问题，设计了IIR数字滤波器实现主动吸收，并给出了滤波器方法的基本实现思路；李宏伟[36]对时域控制方程方法与频域滤波器方法进行了统一框架理论下的推导，并将智能控制的思想引入主动吸收造波问题，设计了基于S面控制的主动吸收造波系统；杨洪齐[37]推导建立了二维，准三维和全三维的主动吸收理论体系，设计了IIR数字滤波器，并提出了一种基于高斯牛顿的递归重加权最小二乘法来求解模型参数。此外张群[38]、王先涛[39]、王喜林[40]、张亚群[41]、彭棠[42]、蒋颉[43]、杨云涛[44]、白志刚[45]等在主动吸收技术和造波机研制方面均有所贡献。

2.2 基于板前波高信号反馈的主动吸收式造波技术

基于板前波高信号反馈的主动吸收式造波技术与基于板上波高信号的技术相比，不仅反馈信号有所差异，相应的吸收算法，和时域实现方式均有所不同。Milgram[46]首先推导了基于线性规则波造波理论和线性控制理论的主动吸收理论。其理论的核心在于以吸收端的造波板前一段距离的波高信号为输入，以主动吸收系统的摇板水面处行程为输出信号，推导两者理论上的频域传递函数，为解决吸收系统在零频率处的大幅值响应问题，对理论传递函数进行零频抑制。再采用最小均方误差法设计了一个递归的有限脉冲响应滤波器(IIR滤波器)逼近传递函数。

Christensen和Frigaard[47]通过进行入反射波分离，分离出待吸收的反射波信号。具体方法是在造波板前一定距离处布置两个波高传感器，通过限制两传感器之间的距离，确定波浪信号的相位差。再通过两信号的抵消，得到反射波的波高信息，设计有限脉冲响应数字滤波器(FIR滤波器)实现主动吸收。实验分别对比了水槽末端布置消波滩和布置直立反射墙两种情况下，开启与关闭主动吸收系统时的入射波的波谱情况。结果表明，在高反射条件下，主动吸收系统能有效地吸收掉反射波，抑制二次反射波的产生。同时，实验还验证了主动吸收系统在造波机停止造波运动后，吸收水槽中余波的效果，结果证明，主动吸收系统能大幅缩短水面平稳时间。

在非线性方面，Lykkey[48]在Schäffer[26]和Christensen[47]的基础上，设计了一套适用于非线性波浪的主动吸收式造波系统。Lykkey的方法有两处创新之处，一是传感器的布置形式，改进了Christensen的将传感器布置在水槽中段的方法，将传感器布置在距离板前一小段距离的位置上，如此的改进极大地提升了系统对于非线性波浪的吸收效果；二是在频率传递函数的实现方法上，设计了一套全新的FIR滤波器，并给出了FIR滤波器设计的基本流程。实验结果表明，对于非线性规则波及一阶不规则波，在常用的频率范围内，反射率在7%以下。同时，系统还有效地消除散射杂波，抑制了高频波的能量积累。

图3 布置在板前的传感器阵列示意图(Christensen)Fig.3 Wave gauge position(Christensen)

在向三维的拓展中，Christensen[49]在Christensen和Frigaard[47]的基础上，将主动吸收式造波技术的应用拓展到了三维水池。如图3传感器布置示意图，用于采集反馈信号的波高传感器仍布置在距离造波板一定距离处，但与二维水槽不同的是，控制每块造波板运动的信号受到6个传感器的反馈信号的影响，分别为板前的两个传感器及相邻左右两块板前的4个传感器。对于反馈信号的处理有如下过程：每个波高信号通过与预设的滤波器系数进行卷积、进行滤波处理，将各个相位与幅值在时域内进行叠加，得到造波板的控制信号。由于在水池工况下，各反馈信号的相位差值受到反射波方向角的影响而非固定值，故在计算传递函数时，假设反射波和入射波有相同的频率分布和方向分布。实验对比了水深0.35 m，谱峰频率0.8 Hz，代表波高0.041 m的Pierson-Moskowitz谱的工况下，开启与关闭主动吸收系统时的波浪场情况。结果表明，在两种方向谱分布情况下，主动吸收的效果均十分显著。

2.3 基于力(矩)信号的主动吸收式造波技术

基于力信号的主动吸收式造波技术有两种主流的控制方式。一种是力-速度控制，以力信号及其他信号为反馈量，以速度信号为控制量。 Maisondieu和Clemen[50]考虑从推板受到的动水压力的角度解决二维主动吸收问题。若想实现完全主动吸收，要求造波板以速度U进行运动，并满足U运动所造成的速度势与反射波的速度势相抵消。通过一系列的推导过程得到造波板受力F与造波板速度U之间的关系，

(5)

式中：H(ω)、M(ω)为传递系数[51]。该式在频域中可直接表达，在时域实现过程中存在非因果性问题，故提出了一种使传递函数满足因果关系的近似拟合方法，称为基于频率的前馈-反馈因果性拟合法。

图4 反馈控制示意图(Chatry)Fig.4 Diagram of self-adaptive control(Chatry)

Chatry等[51]将理论进一步完善，通过设计拓展版卡尔曼滤波器实现不规则波的波浪频率估计。反馈控制示意图见图4。

另一种控制方式是速度-力控制，以速度信号及其他信号为反馈量，以力信号为控制量。Naito[52-53]在Salter[54]的基础上设计了一套基于速度-力控制的主动吸收式造波系统。系统由浮体、外部电机、位移传感器和控制系统组成。设计核心在于通过位移传感器解析获得浮体的位置信号z和速度信号z′，并通过传递系数n(ω)和c(ω)建立起用于吸收的电机力f和浮体位置及速度的关系表达式

fa(t)=n(ω)z′+c(ω)z

(6)

造波力与吸收力相叠加，得到控制电机运动的力信号，从而实现主动吸收式造波。Naito提出了将技术应用在圆形水池中的方案，建成了日本AMOEBA水池，取得不错的实验效果。

图5 系统模型示意图(Spinneken和Swan)Fig.5 Schematic for general system model(Spinneken & Swan)

Spinneken和Swan[55-57]参考Fanles[58]的“阻抗匹配”理论，设计了阻抗匹配数字滤波器网络。在该系统模型中，采用滤波器算法对造波板的速度信号进行运算。由于速度信号中包括和弦项的影响，所以造波板的受力信号也必须被考虑。故吸收系统包括水动力反馈、吸收滤波器以及造波板的机械动力项。系统模型如图5所示。Spinneken在数模实验中对比了其IIR方法与Chatry[51]和Naito[52]等所提出的方法的吸收效果，具体参考Spinneken[56]。结果表明，IIR滤波器方法在低频率范围内有不错的吸收效果，值得注意的是，三种方法的吸收效果都会在高频情况下快速衰减，这是力信号的固有弊端。物理模型实验分别进行了推板式造波机和摇板式造波机的主动吸收实验，在常用频率范围内，吸收率在90%以上。

3 技术对比分析

按照波浪反馈信号来区分的三种主动吸收式造波技术，在传感器性能、系统稳定性上各有优势与不足，相应的适用范围也有所不同。如表1所示，对3种技术进行了对比总结。

从传感器性能来看，3种技术所对应的几种传感器及布置形式各有利弊。波高传感器与力传感器相比较，技术更加成熟，种类更为繁多，例如电容式、电阻式、声波式[59-61]多种波高传感器正被广泛采用，如图6所示。但由于波高传感器多数布置在水中，易受到电磁场、温度、水质等的影响，稳定性相对布置在机械结构上的力传感器较差[54]。另外，值得注意的是，采用力信号作为反馈量时，需要保证传感器测得量为板前水动力，这就要求造波机为干背式或非对称式造波机。当波高传感器布置在板前时，所需要的传感器个数要多于布置在板上时，并且需要额外的支架将传感器固定。

表1 三种主动吸收式造波技术对比Tab.1 Comparison of the three active-absorption wavemaker technologies

6-a 电容式6-b 电阻式6-c 声波式(超声波探头)图6 多种波高传感器Fig.6 Wave height sensors

从系统的稳定性上来看，基于板上波高信号和力信号反馈的主动吸收系统为非因果系统，系统当前的输出不仅受到当前和过去的输入信号的影响，还受到将来的输入信号影响，具体见Schäffer[23]。针对系统非因果性问题的解决，也是当前主动吸收技术发展的主要方向之一。同时，于传感器布置在板上，波浪的非传播模态项必须被考虑。对于非传播模态项的讨论，参考杨洪齐[62]；由于板前传感器位置距离造波板一段距离，波浪从造波板传递到传感器位置时非传播模态项耗散殆尽，所以可忽略不考虑，另外，反射波浪从传感器传递到造波板存在一定时间间隔，满足程序的运算和指令发送的延迟要求，有效避免延迟误差的积累。而板上传感器不可避免地出现时间延迟问题；另外，力信号与波高信号相比较，力信号是积分量，代表整个造波板的受力，在受到外部扰动项时受到的影响更小。

从适用范围上来看，由于三种技术的算法和结构形式均不尽相同，故有着不同的适用性。基于板上波高信号的技术适用范围最为广泛，在较宽的频域范围内，既满足二维水槽、三维水池工况，也适用于非线性工况， 吸收效果可参考Schäffer[23]的实验结果；基于板前波高信号的技术可适用于二维、三维、非线性工况，但在特定频域区段内适用， Lykke[48]的实验结果表明在0.15～1.2 Hz，主动吸收效果显著。但值得注意的是，由于波浪的入反射分离过程中存在频率奇点，故在特定的频率点上主动吸收效果较差，应尽量避过；基于力信号的技术同样适用于二维、三维工况，但目前还处于准三维阶段，在非线性方面，Spinneken[57]建立了完整的二阶力控制的造波理论体系，非线性主动吸收方面部分实现。基于力信号的技术在频率范围内，主要适用于低频段，这是由于高频造波时，板前非传播模态项所导致的波浪力占比较大，影响了反射波的波浪动力的反馈。

主动吸收式造波技术被广泛应用于世界各研究机构的高性能波浪水池中，其中基于板上波高的技术由于适用范围广，发展比较成熟，在世界范围内被广泛采用，例如荷兰MARIN水池、巴西圣保罗大学TPN水池[63]等，如图7-a、7-b所示，我国国内的带有主动吸收功能的水槽及水池多数也采用该项技术，如大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的多功能水池等；基于板前波高的技术起源于丹麦奥尔堡大学，并由Christensen课题组不断开发完善，具体的应用实例如西班牙格拉纳达大气-海洋相互作用水槽[48]，如图7-c所示；基于力信号的技术主要应用在英国、日本等水池设施中，例如英国爱丁堡大学FloWave水池[64]和日本NMRI圆形水池[65]等，如图7-d、7-e所示。

7-a 荷兰MARIN水池7-b 巴西圣保罗大学TPN水池7-c 西班牙拉纳达大气-海洋相互作用水槽

7-d 英国爱丁堡大学FloWave水池7-e 日本NMRI圆形水池图7 主动吸收式造波技术应用实例Fig.7 Application of active-absorption wavemaker technology

4 主动吸收式造波技术核心及难点

通过对各种技术特点的回顾与总结，分析得到主动吸收式造波技术的三部分核心：波浪信息的反馈、主动吸收算法的实现以及造波机系统的搭建。相应地，实现主动吸收功能的主要难点也在此体现。

4.1 波浪信息的反馈

具有主动吸收功能的造波机系统与不具备主动吸收的造波系统的差异体现在是否有反馈控制过程。反馈信号可以是板前波高、板上波高、造波板受到的波浪力、电机速度等各种能反映波浪场信息的信号。信号反馈的作用是使得运动控制器识别并消除反射波或二次反射波。

由于主动吸收算法对于输入信号十分敏感，要求传感器采得的信号精准且平滑，如若反馈信号毛刺严重，会导致造波板剧烈抖动，严重影响生成的波面质量。图8-a中第一条线代表受干扰的电容传感器的信号，以该信号为反馈量时，造波板抖动导致横波，波峰线不整齐，如图8-b所示。针对反馈信号有毛刺的现象，一般的解决措施包括：接外部地线、对传感器加屏蔽层、滤波器滤波等方法。或是更换采用信号质量更高的传感器，例如采用图8-b中右侧的激光传感器时，收集到的信号为图8-a中第二条线。另外，传感器信号的传输时间延迟，也会影响主动吸收的效果，关于时间延迟的影响在下文论述。

4.2 主动吸收算法的实现

主动吸收算法将传感器反馈的波浪信号与造波板的运动建立联系，是实现主动吸收功能最重要的部分。常用的方法包括模拟递归滤波器方法、FIR数字滤波器方法、IIR数字滤波器方法，时域控制方程法以及智能控制方法等。

规则波的主动吸收算法的难点主要集中在非传播模态项的处理上；不规则波的算法的难点在于系统的非因果性的处理；三维波浪的算法的难点在于波浪方向角的实时探测；非线性波的算法难点在于控制理论的非线性化。而针对上述问题的解决方案，具体参考上文。

另外当传感器布置在板上时，必须考虑时间延迟的问题，De Mello[63]详细分析了TPN 水池的吸收式造波系统，延迟来源包括传感器采集延迟，算法计算延迟以及信号通讯延迟，计算得其总延迟时间为29.9 ms。针对延迟问题，通常的解决方法在主动吸收传递函数中进行修正。杨洪齐[62]进行了有延迟补偿和无延迟补偿的规则波的波浪曲线对比，在规则波造波实验中，无延迟补偿情况下，传感器反馈实时波高信号与造波板做出造波运动之间存在时间差，该时刻吸收的为一段时间前的反射波，直接影响吸收效率，导致波面曲线不平整光滑。进行延迟补偿后，波面曲线光滑程度明显提高。

8-a 传感器信号示意图8-b 主动吸收式造波情况图8 干扰信号的影响Fig.8 Influence of interference signal

4.3 造波系统的搭建

造波系统的搭建分为三项：控制系统、造波机结构以及整体布置型式。主动吸收式造波系统的控制系统包括反馈传感器、运动控制器、伺服驱动器、电机等，不同的控制系统组成以功能有所差异。机械传动结构方面主要分为推板式、摇板式、楔形造波机等，如图9-a、9-b、9-c所示。推板式造波机力矩大，适合浅水情况；摇板式力矩小，板与水体运动拟合度更高，适合深水情况；楔形造波机[66]为非对称结构，楔形块体沿着斜向导轨运动，推动表层水体进行造波，如图9-c所示，优点是适合造浅水波，且在造波的同时，避免了板后水体震荡，适用于浅水波浪理论以及基于力信号的造波技术。另外，按照造波板后是否有水也分为干背式和湿背式造波机，干背式同样由于板后水体不发生运动，而适用于基于力信号的造波技术,如图9-d所示。Svendsen[67]曾对多种造波机结构进行过详细描述。从整体布置型式上来看，有L型造波机阵列、方形造波机阵列、圆形造波机阵列布置等。

9-a 推板式9-b 摇板式9-c 楔形体9-d 干背式图9 造波机结构型式Fig.9 Structure type of wave maker

5 结语与展望

在世界范围内，当前主动吸收式造波技术可适用于全三维水池及非线性工况，但适用频率范围还存在一定的局限。在国内方面，由于发展的起步较晚，故当前所采用的主要是对国外技术复现和改进，且主要采用以板上波高为反馈信号的主动吸收式造波技术，在全三维和非线性方面发展还严重不足。随着我国海洋事业的发展，国内各研究机构对于带有主动吸收功能的造波水池需求很大，主动吸收式造波技术值得进一步的研究与发展，主要包括：

(1)随着实验室造波理论的发展，主动吸收式造波技术的适用范围从最初的二维线性工况，到应用于水池中的三维线性工况及精度更高的非线性工况，波浪模拟精度不断提高。在未来发展中，不仅要对造波理论进行创新，还应对诸如波浪传播变形问题、波浪水质点速度匹配问题等进行深入研究，从而实现对实际海洋波浪的精准还原。

(2)主动吸收式造波系统涉及波浪理论、控制理论、机械自动化、信号与系统等诸多学科。主动吸收式造波技术的发展与各学科的发展水平紧密相关。在未来发展中，应设计更稳定、更精确的滤波器提高造波质量；提高传感器性能，缩短信号反馈时间，减少误差等。另外，未来造波技术的创新也应着力于新兴学科，如将智能控制应用在主动吸收过程中[68-69]，将信号学算法应用于方向角的实施探测过程等[70]。

(3)随着海洋工程、港口工程领域研究的深入，主动吸收式造波技术的应用范围不应局限于单一造波过程。在泥沙实验、海工港工结构实验以外，新的更复杂的实验工况如波流耦合[71]，波浪地震共同作用[72]等也对主动吸收式造波技术提出了发展新要求。在未来的发展中，该项技术可应用于人工智能造波，数模物模同步造波等场景以及新式海浪消能装置及发电装置的开发等。