(57)【要約】【課題】反射波の方向に依らずに目標とする多方向不規則波を正確に造り出すことが可能な吸収造波装置を提供する。【解決手段】造波体９と駆動部４〜８と検出部１５と波面変動検出部１１と制御部１４とを備える吸収造波装置を用いる。造波体９は、液体２を貯溜した液槽１での運動で液体２に波を発生させる。駆動部４〜８は、造波体９を運動させる。検出部１５は、運動の状態Ｘを検出する。波面変動検出部１１は、造波体９の前面位置での波の波面変動η０を検出する。制御部１４は、造波体９に運動をさせるよう駆動部４〜８を制御する。制御部１４は、造波体駆動部と吸収造波部とを備える。造波体駆動部は、設定された波を形成するように駆動部４〜８を制御する駆動制御信号を生成する。吸収造波部は、波面変動η０と運動の状態Ｘとに基づいて、液層２の反射波の影響を抑制するように駆動制御信号を補正する。【選択図】      図１
2004317208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯溜している液槽内での運動で前記液体に波を発生させる造波体と、
前記造波体を運動させる駆動部と、
前記運動の状態を検出する検出部と、
前記造波体の前面位置での波の波面変動を検出する波面変動検出部と、
前記造波体に前記運動をさせるよう前記駆動部を制御する制御部と
を具備し、
前記制御部は、
前記運動の状態に基づいて、予め設定された波を形成するように前記駆動部を制御する駆動制御信号を生成する造波体駆動部と、
前記波面変動と前記運動の状態とに基づいて、前記液層内の反射波の影響を抑制するように前記駆動制御信号を補正する吸収造波部と
を備え、
前記補正された前記駆動制御信号を前記駆動部へ出力する
吸収造波装置。
【請求項２】
請求項１に記載の吸収造波装置において、
前記吸収造波部は、
前記波面変動に基づいて、波の方向を算出する波方向算出部と、
前記波の方向と前記波面変動と前記運動の状態とに基づいて、前記駆動制御信号を補正する補正信号を生成する吸収造波演算部と
を含み、
前記制御部は、前記補正信号で補正された前記駆動制御信号を前記駆動部へ出力する
吸収造波装置。
【請求項３】
請求項２に記載の吸収造波装置において、
前記吸収造波演算部は、
前記運動の状態としての前記造波体の変位を周波数成分毎の変位としての複数の成分変位に分解し、
前記成分変位と、前記波の方向と、前記波面変動と、予め設定した目標とすべき目標波形とに基づいて、前記造波体に向かって進行してくる反射波を吸収しつつ、予め設定した目標とすべき目標波形となっている目標波を前記造波体の前方に定常的に造波することを可能にするような、前記造波体の前記周波数成分毎の速度としての複数の成分速度を算出し、
前記複数の成分速度を加算して前記造波体の合成速度を算出し、
前記合成速度に基づいて、前記補正信号を生成する
吸収造波装置。
【請求項４】
請求項２に記載の吸収造波装置において、
前記吸収造波演算部は、
前記運動の状態としての前記造波体の変位を周波数成分毎の変位としての複数の成分変位に分解し、
前記波の方向に対応して前記複数の成分変位の各々に対して前記周波数成分毎に設定した第１定数をそれぞれ乗算した複数の変位乗算値を算出し、
前記周波数成分毎の前記複数の変位乗算値を加算して第１合成値を算出し、
予め設定した目標とすべき目標波形を２倍した値から前記波面変動を減算した減算値と、前記第１合成値とを加算して第２合成値を算出し、
前記第２合成値を前記周波数成分毎に分解した値としての複数の成分第２合成値を算出し、
前記複数の成分第２合成値の各々と、前記周波数成分毎に設定した第２定数との偏差を零とするフィードバック演算をすることにより、前記造波体に向かって進行してくる反射波を吸収しつつ、前記目標波形となっている目標波を前記造波体の前方に定常的に造波することを可能にするような、前記造波体の前記周波数成分毎の速度としての複数の成分速度を算出し、
前記複数の成分速度を加算して前記造波体の合成速度を算出し、
前記合成速度に基づいて、前記補正信号を生成する
吸収造波装置。
【請求項５】
請求項４に記載の吸収造波装置において、
前記吸収造波部は、
前記周波数成分毎に前記第１定数を格納する係数格納部を更に含む
吸収造波装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の吸収造波装置において、
前記吸収造波演算部は、
前記造波体の変位を前記周波数成分毎の変位としての前記複数の成分変位に分解するフィルタ部を含み、
前記フィルタ部は、式（２０）で示される伝達関数を有するノッチフィルタを備え、
【数１】
2004317208.tif 000036
ここで、ｓはラプラス変換の演算子、ωｃｉはカットオフ周波数、Ｑｉは周波数成分の中心周波数ωｉ／（−３ｄＢ）におけるバンド幅である
吸収造波装置。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれか一項に記載の吸収造波装置において、
前記波面変動検出部は、
前記造波板の前面位置の第１地点における前記波の第１波面変動を検出する第１波面変動検出部と、
前記造波板の前面位置の第２地点における前記波の第２波面変動を検出する第２波面変動検出部と
を備え、
前記波方向算出部は、前記第１波面変動と前記第２波面変動とが同じ値になる時間差と、前記第１地点と前記第２地点との距離とに基づいて、前記波の方向を算出する
吸収造波装置。
【請求項８】
第１地点における波の第１波面変動を検出する第１波面変動検出部と、
前記第１地点の近傍にある第２地点における前記波の第２波面変動を検出する第２波面変動検出部と、
前記第１波面変動と前記第２波面変動とが同じ値になる時間差と、前記第１地点と前記第２地点との距離とに基づいて、前記波の方向を算出する制御部と
を具備する
波方向検出装置。
【請求項９】
液体を貯溜している液槽内での運動で前記液体に造波体で波を発生させる方法であって、
（ａ）前記造波体を運動させるステップと、
（ｂ）前記運動の状態を検出するステップと、
（ｃ）前記造波体の前面位置での波の波面変動を検出するステップと、
（ｄ）予め設定された波を形成するように前記造波体を制御する制御信号を生成するステップと、
（ｅ）前記波面変動と前記運動の状態とに基づいて、前記液層内の反射波の影響を抑制するように前記制御信号を補正するステップと
を具備し、
前記（ａ）ステップは、前記補正された前記制御信号に基づいて、前記造波体を運動させる
吸収造波方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の吸収造波方法において、
前記（ｃ）ステップは、
（ｃ１）前記波面変動に基づいて、波の方向を算出するステップを備え、
前記（ｅ）ステップは、
（ｅ１）前記波の方向と前記波面変動と前記運動の状態とに基づいて、前記制御信号を補正するステップを備える
吸収造波方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の吸収造波方法において、
前記（ｅ）ステップは、
（ｅ２）前記運動の状態としての前記造波体の変位を周波数成分毎の変位としての複数の成分変位に分解するステップと、
（ｅ３）前記波の方向に対応して前記複数の成分変位の各々に対して前記周波数成分毎に設定した第１定数をそれぞれ乗算した複数の変位乗算値を算出するステップと、
（ｅ４）前記周波数成分毎の前記複数の変位乗算値を加算して第１合成値を算出するステップと、
（ｅ５）予め設定した目標とすべき目標波形を２倍した値から前記波面変動を減算した減算値と、前記第１合成値とを加算して第２合成値を算出するステップと、
（ｅ６）前記第２合成値を前記周波数成分毎に分解した値としての複数の成分第２合成値を算出するステップと、
（ｅ７）前記複数の成分第２合成値の各々と、前記周波数成分毎に設定した第２定数との偏差を零とするフィードバック演算をすることにより、前記造波体に向かって進行してくる反射波を吸収しつつ、前記目標波形となっている目標波を前記造波体の前方に定常的に造波することを可能にするような、前記造波体の前記周波数成分毎の速度としての複数の成分速度を算出するステップと、
（ｅ８）前記複数の成分速度を加算して前記造波体の合成速度を算出するステップと、
（ｅ９）前記合成速度に基づいて、前記補正信号を生成するステップと
を備える
吸収造波方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の吸収造波方法において、
前記第１定数及び前記第２定数の少なくとも一方としての設定定数は、
（ｆ）正弦波の目標波高指令を生成するステップと、ここで、前記正弦波は、前記周波数成分のうちの一つの周波数を有し、
（ｇ）目標波高指令の第１の高速フーリエ変換を行うステップと、ここで、前記第１の高速フーリエ変換は、前記周波数成分の各周波数を用いて行い、
（ｈ）前記造波体の運動により、前記目標波高指令で示される造波を行うステップと、
（ｉ）前記波面変動を計測し、前記波面変動の第２の高速フーリエ変換を行うステップと、ここで、前記第２の高速フーリエ変換は、前記周波数成分の各周波数を用いて行い、
（ｊ）前記第１の高速フーリエ変換の結果としての第１の伝達関数に対する、前記第２の高速フーリエ変換の結果としての第２の伝達関数の割合Ｒが、第１基準値以上の場合、前記周波数成分の周波数ごとの前記割合Ｒを計算し、前記周波数成分の周波数ごとの前記割合Ｒが第２基準値以上となる前記周波数の前記設定定数を所定の刻みで下げるステップと
を具備し、
前記周波数成分の周波数ごとの前記割合Ｒが前記第２基準値未満となるまで前記（ｈ）ステップから前記（ｊ）ステップを繰り返す方法で調整される
吸収造波方法。
【請求項１３】
（ｋ）第１地点における波の第１波面変動を検出するステップと、
（ｌ）第２地点における前記波の第２波面変動を検出するステップと、
（ｍ）前記第１波面変動と前記第２波面変動とが同じ値になる時間差と、前記波の周期の所定の割合とを比較するステップと、
（ｎ）前記比較の結果、前記時間差の方が大きい場合、前記時間差と、前記第１地点と前記第２地点との距離とに基づいて、前記波の方向を算出するステップと
を具備する
波方向検知方法。
【請求項１４】
液体を貯溜している液槽内での運動で前記液体に造波体で波を発生させる方法であって、
（ａａ）前記造波体を運動させるステップと、
（ｂｂ）前記運動の状態を検出するステップと、
（ｃｃ）前記造波体の前面位置での波の波面変動を検出するステップと、
（ｄｄ）予め設定された波を形成するように前記造波体を制御する制御信号を生成するステップと、
（ｅｅ）前記波面変動と前記運動の状態とに基づいて、前記液層内の反射波の影響を抑制するように前記制御信号を補正するステップと
を具備し、
前記（ａａ）ステップは、前記補正された前記制御信号に基づいて、前記造波体を運動させる
吸収造波方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプログラムにおいて、
前記（ｃｃ）ステップは、
（ｃｃ１）前記波面変動に基づいて、波の方向を算出するステップを備え、
前記（ｅｅ）ステップは、
（ｅｅ１）前記波の方向と前記波面変動と前記運動の状態とに基づいて、前記制御信号を補正するステップを備える
吸収造波方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプログラムにおいて、
前記（ｅｅ）ステップは、
（ｅｅ２）前記運動の状態としての前記造波体の変位を周波数成分毎の変位としての複数の成分変位に分解するステップと、
（ｅｅ３）前記波の方向に対応して前記複数の成分変位の各々に対して前記周波数成分毎に設定した第１定数をそれぞれ乗算した複数の変位乗算値を算出するステップと、
（ｅｅ４）前記周波数成分毎の前記複数の変位乗算値を加算して第１合成値を算出するステップと、
（ｅｅ５）予め設定した目標とすべき目標波形を２倍した値から前記波面変動を減算した減算値と、前記第１合成値とを加算して第２合成値を算出するステップと、
（ｗ６）前記第２合成値を前記周波数成分毎に分解した値としての複数の成分第２合成値を算出するステップと、
（ｅｅ７）前記複数の成分第２合成値の各々と、前記周波数成分毎に設定した第２定数との偏差を零とするフィードバック演算をすることにより、前記造波体に向かって進行してくる反射波を吸収しつつ、前記目標波形となっている目標波を前記造波体の前方に定常的に造波することを可能にするような、前記造波体の前記周波数成分毎の速度としての複数の成分速度を算出するステップと、
（ｅｅ８）前記複数の成分速度を加算して前記造波体の合成速度を算出するステップと、
（ｅｅ９）前記合成速度に基づいて、前記補正信号を生成するステップと
を備える
吸収造波方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のプログラムにおいて、
前記（ｅｅ２）ステップは、前記造波体の変位を、式（２０）で示される伝達関数を有するノッチフィルタを通過させることで分解し、
【数２】
2004317208.tif 000037
ここで、ｓはラプラス変換の演算子、ωｃｉはカットオフ周波数、Ｑｉは周波数成分の中心周波数ωｉ／（−３ｄＢ）におけるバンド幅である
吸収造波方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載のプログラムにおいて、
前記第１定数及び前記第２定数の少なくとも一方としての設定定数は、
（ｆｆ）正弦波の目標波高指令を生成するステップと、ここで、前記正弦波は、前記周波数成分のうちの一つの周波数を有し、
（ｇｇ）目標波高指令の第１の高速フーリエ変換を行うステップと、ここで、前記第１の高速フーリエ変換は、前記周波数成分の各周波数を用いて行い、
（ｈｈ）前記造波体の運動により、前記目標波高指令で示される造波を行うステップと、
（ｉｉ）前記波面変動を計測し、前記波面変動の第２の高速フーリエ変換を行うステップと、ここで、前記第２の高速フーリエ変換は、前記周波数成分の各周波数を用いて行い、
（ｊｊ）前記第１の高速フーリエ変換の結果としての第１の伝達関数に対する、前記第２の高速フーリエ変換の結果としての第２の伝達関数の割合Ｒが、第１基準値以上の場合、前記周波数成分の周波数ごとの前記割合Ｒを計算し、前記周波数成分の周波数ごとの前記割合Ｒが第２基準値以上となる前記周波数の前記設定定数を所定の刻みで下げるステップと
を具備し、
前記周波数成分の周波数ごとの前記割合Ｒが前記第２基準値未満となるまで前記（ｈｈ）ステップから前記（ｊｊ）ステップを繰り返す方法で調整される
吸収造波方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１９】
（ｋｋ）第１地点における波の第１波面変動を検出するステップと、
（ｌｌ）第２地点における前記波の第２波面変動を検出するステップと、
（ｍｍ）前記第１波面変動と前記第２波面変動とが同じ値になる時間差と、前記波の周期の所定の割合とを比較するステップと、
（ｎｎ）前記比較の結果、前記時間差の方が大きい場合、前記時間差と、前記第１地点と前記第２地点との距離とに基づいて、前記波の方向を算出するステップと
を具備する
波方向検知方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収造波装置に関し、特に実海域を再現する吸収造波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海のような波のある場所で使用される船舶や港湾の構造物について、その動作や強度のような各種特性を調べるために水理模型実験を行うことが知られている。水理模型実験では、水槽中に、造波装置を用いて人工的に波を造り出す。そして、その人工的な波の中に船舶や構造物の模型を配置して、各種特性を評価する。
【０００３】
水理模型実験では、様々な海象に対応した様々な波を造り出すことが必要である。従って、波を多方向に対して造り出せることが望ましい。また、複数の周波数成分を含む波を造り出せることが望ましい。その場合、造波装置が造り出す波と、水槽の壁面や構造物からの反射波とが干渉する。それにより、実験に必要な所望の波形を有する波を造ることが困難な場合がある。反射波の影響を考慮しつつ、方向や周波数成分のような特性を制御して造波することが可能な技術が求められている。
【０００４】
関連する技術として、特開平６−１１４１１号公報（特許文献１）には、多方向不規則波造波設備の反射波吸収装置の技術が開示されている。この技術の多方向不規則波造波設備の反射波吸収装置は、個別駆動されるＮ枚の造波板に対し設定された目標水面変動（τｊ）を記憶する目標記憶手段、各造波板の造波面に取り付けられた波高計からの観測水面変動（μｊ）と当該波高計に対応する造波板の目標水面変動（τｊ）との差δｊ（＝μｊ−τｊ）を算出する減算手段、及びｊ番目の造波板の反射波吸収運動速度ｕｊを当該造波板の前記差δｊと少なくともその片側の隣接造波板の前記差δｊ−１又はδｊ＋１とから算出しこれにより当該造波板の運動を制御する制御手段を備えてなる。
この技術の目的は、多方向不規則波造波設備において、多方向の反射波を吸収する。
【０００５】
また、特開平８−１５０８４号公報（特許文献２）に、波発生装置及び波発生方法の技術が開示されている。この技術の波発生装置は、水槽内に配置された構造物に対して目的の波を造波板で発生する。そして、該造波板を駆動する駆動装置と、該造波板前面の水位を検出する水位測定器と、目的の波を造波するための目的波用造波板速度を求める目的波用造波板速度算出手段と、該目的波用造波板速度によって発生すると予想される該造波板前面の予測水位を求める目的波用予測水位算出手段と、該水位測定器で検出した水位から該予測水位を引いて得られた反射波による水位を記憶する記憶装置と、該反射波による現在の水位と過去の水位から反射波吸収運動速度を求める反射波吸収運動速度算出手段と、該目的波用造波板速度から該反射波吸収運動速度を引いた速度で該造波板を駆動して目的の波を発生することを特徴とする。
この技術の目的は、多方向不規則波の反射波吸収を効率よく行うことにある。
【０００６】
また、特開平１０−１８５７６０号公報（特許文献３）には、液体を貯溜している液槽内に配置されており往復運動をすることにより前記液体に波を発生させる造波体と、前記造波体を往復運動させるように駆動する駆動装置と、往復運動に伴う前記造波体の変位を検出する変位検出手段と、前記造波体の前面位置での波の波面変動を検出する波面変動検出手段と、前記造波体を設定した速度で往復運動させるよう前記駆動手段の駆動制御をする制御装置と、を備えた吸収造波装置において、前記制御装置は、前記変位検出手段が検出した前記変位を各周波数成分毎に分解し、分解した各周波数成分毎の変位と、前記波面変動検出手段により検出した前記波面変動と、予め設定した目標とすべき目標波形とをもとに、前記造波体に向かって進行してくる反射波を吸収しつつ、予め設定した目標とすべき目標波形となっている目標波を前記造波体の前方に定常的に造波することを可能にするような、前記造波体の各周波数成分毎の速度を求め、求めた各周波数成分毎の速度を加算して前記造波体の合成速度を求め、この求めた合成速度でもって、前記造波体の往復運動の速度を制御するよう前記駆動手段の駆動制御をすることを特徴とする。
この技術の目的は、不規則波に起因する反射波を完全吸収しつつ、目標波を定常的に造波する吸収造波装置を提供することである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−１１４１１号公報
【特許文献２】
特開平８−１５０８４号公報
【特許文献３】
特開平１０−１８５７６０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、目標とする波を正確に造り出すことが可能な吸収造波装置を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、多方向不規則波を正確に造り出すことが可能な吸収造波装置を提供することである。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、反射波の方向に依らずに反射波の影響を考慮して、目標とする波を正確に造り出すことが可能な吸収造波装置を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、波の方向を正確に把握することが可能な吸収造波装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１３】
従って、上記課題を解決するために、本発明の吸収造波装置は、造波体（９）と、駆動部（４〜８）と、検出部（１５）と、波面変動検出部（１１）と、制御部（１４）とを具備する。
ただし、造波体（９）は、液体（２）を貯溜している液槽（１）内での運動で液体（２）に波を発生させる。駆動部（４〜８）は、造波体（９）を運動させる。検出部（１５）は、運動の状態（Ｘ）を検出する。波面変動検出部（１１）は、造波体（９）の前面位置での波の波面変動（η０）を検出する。制御部（１４）は、造波体（９）にその運動をさせるよう駆動部（４〜８）を制御する。
制御部（１４）は、造波体駆動部（４０）と、吸収造波部（３０）とを備える。
ただし、造波体駆動部（４０）は、運動の状態（Ｘ）に基づいて、予め設定された波を形成するように駆動部（４〜８）を制御する駆動制御信号を生成する。吸収造波部（３０）は、波面変動（η０）と運動の状態（Ｘ）とに基づいて、液層（２）内の反射波の影響を抑制するようにその駆動制御信号を補正する。
そして、その補正されたその駆動制御信号を駆動部（４〜８）へ出力する。
【００１４】
上記の吸収造波装置において、吸収造波部（３０）は、波方向算出部（３１）と、吸収造波演算部（３５）とを含む。
ただし、波方向算出部（３１）は、波面変動（η０）に基づいて、波の方向（θ）を算出する。吸収造波演算部（３５）は、波の方向（θ）と波面変動（η０）と運動の状態（Ｘ）とに基づいて、その駆動制御信号を補正する補正信号を生成する。
そして、制御部（１４）は、その補正信号で補正されたその駆動制御信号を駆動部（４〜８）へ出力する。
【００１５】
上記の吸収造波装置において、吸収造波演算部（３５）は、まず、運動の状態（Ｘ）としての造波体（９）の変位を周波数成分（ωｉ）毎の変位としての複数の成分変位（Ｘｉ）に分解する。次に、成分変位（Ｘｉ）と、波の方向（θ）と、波面変動（η０）と、予め設定した目標とすべき目標波形（ηＤ）とに基づいて、造波体（９）に向かって進行してくる反射波を吸収しつつ、予め設定した目標とすべき目標波形（ηＤ）となっている目標波を造波体（９）の前方に定常的に造波することを可能にするような、造波体（９）の周波数成分（ωｉ）毎の速度としての複数の成分速度（ｄＸｉ／ｄｔ）を算出する。続いて、複数の成分速度（ｄＸｉ／ｄｔ）を加算して造波体（９）の合成速度（ｄＸ／ｄｔ）を算出する。そして、合成速度（ｄＸ／ｄｔ）に基づいて、その補正信号を生成する。
【００１６】
上記の吸収造波装置において、吸収造波演算部（３５）は、まず、運動の状態（Ｘ）としての造波体（９）の変位を周波数成分（ωｉ）毎の変位としての複数の成分変位（Ｘｉ）に分解する。次に、波の方向（θ）に対応して複数の成分変位（Ｘｉ）の各々に対して周波数成分（ωｉ）毎に設定した第１定数（Ｃｉｊ）をそれぞれ乗算した複数の変位乗算値（ΣＣｉｊＸｉ）を算出する。続いて、周波数成分（ωｉ）毎の複数の変位乗算値（ΣＣｉｊＸｉ）を加算して第１合成値（ΣΣＣｉｊＸｉ）を算出する。続いて、予め設定した目標とすべき目標波形（ηＤ）を２倍した値から波面変動（η０）を減算した減算値（２ηＤ−η０）と、第１合成値（ΣΣＣｉｊＸｉ）とを加算して第２合成値（２ηＤ−η０＋ΣΣＣｉｊＸｉ）を算出する。次に、第２合成値（２ηＤ−η０＋ΣΣＣｉｊＸｉ）を周波数成分（ωｉ）毎に分解した値としての複数の成分第２合成値（２ηＤ−η０＋ΣＣｉｊＸｉ）を算出する。その後、複数の成分第２合成値（２ηＤ−η０＋ΣＣｉｊＸｉ）の各々と、周波数成分（ωｉ）毎に設定した第２定数（（Ａｉ／ωｉ）・ＣＮＴ）との偏差を零とするフィードバック演算をすることにより、造波体（９）に向かって進行してくる反射波を吸収しつつ、目標波形（ηＤ）となっている目標波を造波体（９）の前方に定常的に造波することを可能にするような、造波体（９）の周波数成分（ωｉ）毎の速度としての複数の成分速度（ｄＸｉ／ｄｔ）を算出する。続いて、複数の成分速度（ｄＸｉ／ｄｔ）を加算して造波体（９）の合成速度（ｄＸ／ｄｔ）を算出する。そして、合成速度（ｄＸ／ｄｔ）に基づいて、その補正信号を生成する。
【００１７】
上記の吸収造波装置において、吸収造波部（ｄＸｉ／ｄｔ）は、周波数成分（ωｉ）毎に第１定数（Ｃｉｊ）を格納する係数格納部（３４）を更に含む。
【００１８】
上記の吸収造波装置において、吸収造波演算部（３５）は、造波体（９）の変位を周波数成分（ωｉ）毎の変位としての複数の成分変位（Ｘｉ）に分解するフィルタ部（２０１）を含む。
ただし、フィルタ部（２０１）は、式（２０）で示される伝達関数を有するノッチフィルタを備える。
【数３】
2004317208.tif 000003
ここで、ｓはラプラス変換の演算子、ωｃｉはカットオフ周波数、Ｑｉは周波数成分の中心周波数ωｉ／（−３ｄＢ）におけるバンド幅である。
【００１９】
上記の吸収造波装置において、波面変動検出部（１１）は、第１波面変動検出部（１１ａ）と、第２波面変動検出部（１１ｂ）とを備える。
ただし、第１波面変動検出部（１１ａ）は、造波板（９）の前面位置の第１地点におけるその波の第１波面変動を検出する。第２波面変動検出部（１１ｂ）は、造波板（９）の前面位置の第２地点におけるその波の第２波面変動を検出する。
そして、波方向算出部（３１）は、その第１波面変動とその第２波面変動とが同じ値になる時間差（Δｔ）と、その第１地点とその第２地点との距離（ｌａｃ）とに基づいて、波の方向（θ）を算出する。
【００２０】
上記課題を解決するための、本発明の波方向検出装置は、第１波面変動検出部（１１ａ）と、第２波面変動検出部（１１ａ）と、制御部（３１）とを具備する。
ただし、第１波面変動検出部（１１ａ）は、第１地点における波の第１波面変動を検出する。第２波面変動検出部（１１ａ）は、その第１地点の近傍にある第２地点におけるその波の第２波面変動を検出する。制御部（３１）は、その第１波面変動とその第２波面変動とが同じ値になる時間差（Δｔ）と、その第１地点とその第２地点との距離（ｌａｃ）とに基づいて、波の方向（θ）を算出する。
【００２１】
上記課題を解決するための、本発明の吸収造波方法は、液体（２）を貯溜している液槽（１）内での運動で液体（２）に造波体（９）で波を発生させる方法である。（ａ）〜（ｅ）ステップを具備する。
ただし、（ａ）ステップは、造波体（９）を運動させる。（ｂ）ステップは、運動の状態（Ｘ）を検出する。（ｃ）ステップは、造波体（９）の前面位置での波の波面変動（η０）を検出する。（ｄ）ステップは、予め設定された波を形成するように造波体（９）を制御する制御信号を生成する。（ｅ）ステップは、波面変動（η０）と運動の状態（Ｘ）とに基づいて、液層（１）内の反射波の影響を抑制するようにその制御信号を補正する。
そして、（ａ）ステップは、その補正されたその制御信号に基づいて、造波体（９）を運動させる。
【００２２】
上記の吸収造波方法において、（ｃ）ステップは、（ｃ１）波面変動（η０）に基づいて、波の方向（θ）を算出するステップを備える。（ｅ）ステップは、（ｅ１）波の方向（θ）と波面変動（η０）と運動の状態（Ｘ）とに基づいて、その制御信号を補正するステップを備える。
【００２３】
上記の吸収造波方法において、（ｅ）ステップは、（ｅ２）〜（ｅ９）ステップを備える。
ただし、（ｅ２）ステップは、その運動の状態としての造波体の変位（Ｘ）を周波数成分（ωｉ）毎の変位としての複数の成分変位（Ｘｉ）に分解する。（ｅ３）ステップは、波の方向（θ）に対応して複数の成分変位（Ｘｉ）の各々に対して周波数成分（ωｉ）毎に設定した第１定数（Ｃｉｊ）をそれぞれ乗算した複数の変位乗算値（ΣＣｉｊＸｉ）を算出する。（ｅ４）ステップは、周波数成分（ωｉ）毎の複数の変位乗算値（ΣＣｉｊＸｉ）を加算して第１合成値（ΣΣＣｉｊＸｉ）を算出する。（ｅ５）ステップは、予め設定した目標とすべき目標波形（ηＤ）を２倍した値から波面変動（η０）を減算した減算値（２ηＤ−η０）と、第１合成値（ΣΣＣｉｊＸｉ）とを加算して第２合成値（２ηＤ−η０＋ΣΣＣｉｊＸｉ）を算出する。（ｅ６）ステップは、第２合成値（２ηＤ−η０＋ΣΣＣｉｊＸｉ）を周波数成分（ωｉ）毎に分解した値としての複数の成分第２合成値（２ηＤ−η０＋ΣＣｉｊＸｉ）を算出する。（ｅ７）ステップは、複数の成分第２合成値（２ηＤ−η０＋ΣＣｉｊＸｉ）の各々と、周波数成分（ωｉ）毎に設定した第２定数（（Ａｉ／ωｉ）・ＣＮＴ）との偏差を零とするフィードバック演算をすることにより、造波体に向かって進行してくる反射波を吸収しつつ、目標波形（ηＤ）となっている目標波を造波体（９）の前方に定常的に造波することを可能にするような、造波体（９）の周波数成分（ωｉ）毎の速度としての複数の成分速度（ｄＸｉ／ｄｔ）を算出する。（ｅ８）ステップは、複数の成分速度（ｄＸｉ／ｄｔ）を加算して造波体（９）の合成速度（ｄＸ／ｄｔ）を算出する。（ｅ９）ステップは、合成速度（ｄＸ／ｄｔ）に基づいて、その補正信号を生成する。
【００２４】
上記の吸収造波方法において、第１定数（Ｃｉｊ）及び第２定数（Ａｉ）の少なくとも一方としての設定定数は、（ｆ）〜（ｊ）ステップを具備する方法で調整される。すなあわち、（ｆ）ステップは、正弦波の目標波高指令（ηＤ）を生成する。ここで、正弦波は、周波数成分（ωｉ）のうちの一つの周波数を有する。（ｇ）ステップは、目標波高指令（ηＤ）の第１の高速フーリエ変換を行う。ここで、第１の高速フーリエ変換は、周波数成分（ωｉ）の各周波数を用いて行う。（ｈ）ステップは、造波体（９）の運動により、目標波高指令（ηＤ）で示される造波を行う。（ｉ）ステップは、波面変動（η０）を計測し、波面変動（η０）の第２の高速フーリエ変換を行う。ここで、第２の高速フーリエ変換は、周波数成分（ωｉ）の各周波数を用いて行う。（ｊ）ステップは、第１の高速フーリエ変換の結果としての第１の伝達関数に対する、第２の高速フーリエ変換の結果としての第２の伝達関数の割合Ｒが、第１基準値以上の場合、周波数成分（ωｉ）の周波数ごと（ωｉ）の割合Ｒを計算し、周波数成分（ωｉ）の周波数ごと（ωｉ）の割合Ｒが第２基準値以上となる周波数（ωｉ）の設定定数（Ｃｉｊ、Ａｉ）を所定の刻みで下げる。そして、周波数成分（ωｉ）の周波数ごと（ωｉ）の割合Ｒが第２基準値未満となるまで（ｈ）ステップから（ｊ）ステップを繰り返す方法で調整される。
【００２５】
上記課題を解決するための、本発明の波方向検知方法は、（ｋ）〜（ｎ）ステップを具備する。
ただし、（ｋ）ステップは、第１地点における波の第１波面変動を検出する。（ｌ）ステップは、第２地点におけるその波の第２波面変動を検出する。（ｍ）ステップは、その第１波面変動とその第２波面変動とが同じ値になる時間差（Δｔ）と、波の周期（Ｔ）の所定の割合（Ｔ／１０）とを比較する。（ｎ）ステップは、その比較の結果、時間差（Δｔ）の方が大きい場合、時間差（Δｔ）と、その第１地点とその第２地点との距離（ｌａｃ）とに基づいて、波の方向（θ）を算出する。
【００２６】
上記課題を解決するために本発明に関わるプログラムは、液体（２）を貯溜している液槽（１）内での運動で液体（２）に造波体（９）で波を発生させる方法であって（ａａ）〜（ｅｅ）ステップを具備する吸収造波方法をコンピュータに実行させるプログラムである。
ただし、（ａａ）ステップは、造波体（９）を運動させる。（ｂｂ）ステップは、運動の状態（Ｘ）を検出する。（ｃｃ）ステップは、造波体（９）の前面位置での波の波面変動（η０）を検出する。（ｄｄ）ステップは、予め設定された波を形成するように造波体（９）を制御する制御信号を生成する。（ｅｅ）ステップは、波面変動（η０）と運動の状態（Ｘ）とに基づいて、液層（１）内の反射波の影響を抑制するようにその制御信号を補正する。
そして、（ａａ）ステップは、その補正されたその制御信号に基づいて、造波体（９）を運動させる。
【００２７】
上記のプログラムにおいて、（ｃｃ）ステップは、（ｃｃ１）波面変動（η０）に基づいて、波の方向（θ）を算出するステップを備える。（ｅｅ）ステップは、（ｅｅ１）波の方向（θ）と波面変動（η０）と運動の状態（Ｘ）とに基づいて、その制御信号を補正するステップを備える。
【００２８】
上記のプログラムにおいて、（ｅｅ）ステップは、（ｅｅ２）〜（ｅｅ９）ステップを具備する。
ただし、（ｅｅ２）ステップは、その運動の状態としての造波体の変位（Ｘ）を周波数成分（ωｉ）毎の変位としての複数の成分変位（Ｘｉ）に分解する。（ｅｅ３）ステップは、波の方向（θ）に対応して複数の成分変位（Ｘｉ）の各々に対して周波数成分（ωｉ）毎に設定した第１定数（Ｃｉｊ）をそれぞれ乗算した複数の変位乗算値（ΣＣｉｊＸｉ）を算出する。（ｅｅ４）ステップは、周波数成分（ωｉ）毎の複数の変位乗算値（ΣＣｉｊＸｉ）を加算して第１合成値（ΣΣＣｉｊＸｉ）を算出する。（ｅｅ５）ステップは、予め設定した目標とすべき目標波形（ηＤ）を２倍した値から波面変動（η０）を減算した減算値（２ηＤ−η０）と、第１合成値（ΣΣＣｉｊＸｉ）とを加算して第２合成値（２ηＤ−η０＋ΣΣＣｉｊＸｉ）を算出する。（ｅｅ６）ステップは、第２合成値（２ηＤ−η０＋ΣΣＣｉｊＸｉ）を周波数成分（ωｉ）毎に分解した値としての複数の成分第２合成値（２ηＤ−η０＋ΣＣｉｊＸｉ）を算出する。（ｅｅ７）ステップは、複数の成分第２合成値（２ηＤ−η０＋ΣＣｉｊＸｉ）の各々と、周波数成分（ωｉ）毎に設定した第２定数（（Ａｉ／ωｉ）・ＣＮＴ）との偏差を零とするフィードバック演算をすることにより、造波体（９）に向かって進行してくる反射波を吸収しつつ、目標波形（ηＤ）となっている目標波を造波体（９）の前方に定常的に造波することを可能にするような、造波体（９）の周波数成分（ωｉ）毎の速度としての複数の成分速度（ｄＸｉ／ｄｔ）を算出する。（ｅｅ８）ステップは、複数の成分速度（ｄＸｉ／ｄｔ）を加算して造波体（９）の合成速度（ｄＸ／ｄｔ）を算出する。（ｅｅ９）ステップは、合成速度（ｄＸ／ｄｔ）に基づいて、その補正信号を生成する。
【００２９】
上記のプログラムにおいて、（ｅｅ２）ステップは、造波体（９）の変位（Ｘ）を、式（２０）で示される伝達関数を有するノッチフィルタを通過させることで分解する。
【数４】
2004317208.tif 000004
ここで、ｓはラプラス変換の演算子、ωｃｉはカットオフ周波数、Ｑｉは周波数成分の中心周波数ωｉ／（−３ｄＢ）におけるバンド幅である。
【００３０】
上記のプログラムにおいて、第１定数（Ｃｉｊ）及び第２定数（Ａｉ）の少なくとも一方としての設定定数は、（ｆｆ）〜（ｊｊ）ステップを具備する方法で調整される。すなあわち、（ｆｆ）ステップは、正弦波の目標波高指令（ηＤ）を生成する。ここで、正弦波は、周波数成分（ωｉ）のうちの一つの周波数を有する。（ｇｇ）ステップは、目標波高指令（ηＤ）の第１の高速フーリエ変換を行う。ここで、第１の高速フーリエ変換は、周波数成分（ωｉ）の各周波数を用いて行う。（ｈｈ）ステップは、造波体（９）の運動により、目標波高指令（ηＤ）で示される造波を行う。（ｉｉ）ステップは、波面変動（η０）を計測し、波面変動（η０）の第２の高速フーリエ変換を行う。ここで、第２の高速フーリエ変換は、周波数成分（ωｉ）の各周波数を用いて行う。（ｊｊ）ステップは、第１の高速フーリエ変換の結果としての第１の伝達関数に対する、第２の高速フーリエ変換の結果としての第２の伝達関数の割合Ｒが、第１基準値以上の場合、周波数成分（ωｉ）の周波数ごと（ωｉ）の割合Ｒを計算し、周波数成分（ωｉ）の周波数ごと（ωｉ）の割合Ｒが第２基準値以上となる周波数（ωｉ）の設定定数（Ｃｉｊ、Ａｉ）を所定の刻みで下げる。そして、周波数成分（ωｉ）の周波数ごと（ωｉ）の割合Ｒが第２基準値未満となるまで（ｈｈ）ステップから（ｊｊ）ステップを繰り返す方法のプログラムで調整される。
【００３１】
また、本発明に関わる波方向検知方法をコンピュータに実行させるプログラムは、（ｏ）〜（ｒ）ステップを具備する。
ただし、（ｏ）ステップは、第１地点における波の第１波面変動を検出する。（ｐ）ステップは、第２地点におけるその波の第２波面変動を検出する。（ｑ）ステップは、その第１波面変動とその第２波面変動とが同じ値になる時間差（Δｔ）と、波の周期（Ｔ）の所定の割合（Ｔ／１０）とを比較する。（ｒ）ステップは、その比較の結果、時間差（Δｔ）の方が大きい場合、時間差（Δｔ）と、その第１地点とその第２地点との距離（ｌａｃ）とに基づいて、波の方向（θ）を算出する。
【００３２】
なお、上記吸収造波方法及びプログラムの有するステップは、矛盾の生じない限り、各ステップ間の順番の変更が可能である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の吸収造波装置の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
本実施例において、実験水槽に使用される吸収造波装置を例に示して説明するが、他の貯水施設やプールのような造波が必要な施設においても、適用可能である。
【００３４】
まず、本発明の吸収造波装置の実施の形態の構成を説明する。
図１は、本発明の吸収造波装置の実施の形態の構成を示す側面図である。
吸収造波装置６０は、液体としての水２を貯留した水槽１の内部に設置されている。そして、反射波ＷＲを考慮しつつ、目標波ＷＩを造り出す。すなわち、静止水面２０に対して、造波による水面形状２１を有する水面を形成する。ただし、造波板９に垂直で、静止水面に平行な方向をＸ方向、静止水面に垂直な方向をＺ方向とする。
【００３５】
吸収造波装置６０は、架台３、モータ４、軸受５（軸受５ａ及び軸受５ｂ）、リニアガイド６、ボールネジ７、リニアウエイ８、造波板９、ロッド１０、波高計１１、スペーサ１２、波高計アンプ１３、制御装置１４、エンコーダ１５、モータアンプ１６を具備する。
【００３６】
水槽１の壁面近傍に設けられた架台３に、モータ４、軸受５（軸受５ａ及び軸受５ｂ）、リニアガイド６、ボールネジ７及びリニアウエイ８が設けられている。そして、ロッド１０を介して造波板９、波高計１１及びスペーサ１２と結合されている。
【００３７】
モータ４は、ボールネジ７に結合されている。そして、モータアンプ１６からの制御信号に基づいて、順方向又は逆方向に回転する。
ボールネジ７は、軸受５を介して架台３に支持されている。そして、モータ４の回転に基づいて、順方向又は逆方向に回転する。
リニアウエイ８は、ボールネジ７に螺合されている。そして、ボールネジ７の回転に基づいて、リニアガイドイ６にガイドされながら、＋Ｘ方向又は−Ｘ方向（図中、左右方向）に往復直線運動する。
ロッド１０は、一端をリニアガイドに支持され、他端で造波板９を保持している。そして、リニアウエイ８の直線運動に基づいて、造波板９を＋Ｘ方向又は−Ｘ方向に往復直線運動させる。
【００３８】
造波板９は、所定の面積を水中へ挿入した状態でロッド１０に保持されている。そして、ロッド１０の直線運動に基づいて、水２中を往復直線運動して波を造り出す。
波高計１１は、スペーサ１２を介して造波板９の造波側に設けられている。そして、造波板９の前面のＸ＝０での波の高さを測定し、波高に関する信号として出力する。波高計１１としては、平行電極型、超音波式、容量式、サーボ式に例示される。
【００３９】
波高計アンプ１３は、回線により波高計１１に接続されている。そして、波高計１１からの波高に関する信号に所定の処理を行い、造波板９の前面のＸ＝０での波高を示す信号（波高の時間変化を示す波面変動η０）として出力する。波高ｈそのものを出力することも可能である。
エンコーダ１５は、モータ４に接続されている。そして、モータ４の回転子の回転位置及び位相を検出し、エンコーダ信号として出力する。エンコーダ信号は、造波板９の変位Ｘに１対１に対応しているので、造波板９の変位Ｘとして取り扱える。ボールネジ７近傍に、リニアウエイ８の位置を検知する位置センサを設けてもよい。
制御装置１４は、造波板９の変位Ｘと波面変動η０と目標とする波を示す目標波形ηＤとに基づいて、後述のアルゴリズムにより目標とする波を生成するための造波板９の速度ｄＸ／ｄｔを算出する。そして、造波板９の速度ｄＸ／ｄｔに対応するモータ４の回転速度を示す信号に変換して、モータアンプ１６へ出力する。情報処理装置、記憶装置、入出力装置を具備する。
モータアンプ１６は、モータ４の回転速度を示す信号に基づいて、モータ４を駆動する制御信号を出力する。
【００４０】
上記の吸収造波装置６０において、モータ４やボールネジ７のような駆動部分が過熱しないように、所定の温度になると異常を示す信号を発生する過熱検知センサを設けることが出来る。また、ボールネジ７の両端近傍に、リニアウエイ８が移動しすぎた場合に異常を示す信号を発生するストロークセンサを設けることが出来る。いずれの場合にも、より安全に動作させることが出来る。
【００４１】
次に、波高計１１について更に説明する。
図２は、図１に示す吸収造波装置における造波板の近傍を上から見た上面図である。造波板９は、ロッド１０に保持され、波高計１１（波高計１１ａ、波高計１１ｂ、波高計１１ｃ）を備える。ただし、波高計１１ｂは無くてもよい。図２中、波Ｗは、矢印で示されるように、造波板９の面に対して角度θで、速度ｖで入射するとする。また、波高計１１ａと波高計１１ｃとの距離は、ｌａｃとする。
【００４２】
また、図３は、波高計１１ａ及び波高計１１ｂで観測される波高と時間との関係（波面変動η０）を示すグラフである。曲線ＷＡは、波高計１１ａで計測される波面変動であり、曲線ＷＣは、波高計１１ｃで計測される波面変動である。波Ｗの周期はＴとする。
【００４３】
次に、図４、図２及び図３を参照して、波の方向を検知する方法について説明する。ただし、図４は、波の方向を検知する方法を示すフロー図である。ここで、波高計１１は、波高計１１ａ、と波高計１１ｃとを有する場合を考える。
（１）ステップＳ０１
波高計１１ａ及び波高計１１ｃで波面変動を測定し、波が両波高計に達する時間差Δｔを求める。
図３において、波Ｗは、まず波高計１１ａに達し、次に波高計１１ｃに達する。両波高計１１の位置は近い（例示２０〜４０ｃｍ）ので、波形はほとんど変化しない。その時間差は、波高の最大値で比較すると、図３にあるように時間差Δｔとなる。
（２）ステップＳ０２
波のおよその方向を求める。
ここで、時間差Δｔは、周期Ｔに比較して充分に小さい（例示：Δｔ＜Ｔ／１０）。そこで、時間差Δｔが所定の時間（例示：Ｔ／１０）以下となる場合（Ｙｅｓ）、図２中の波Ｗのように、Ｄ１の側から波が来たものとする。ステップＳ０３へ進む。時間差Δｔが所定の時間（例示：Ｔ／１０）以上となる場合（Ｎｏ）、波Ｗ’のように、Ｄ２の側から波が来たと判断し、ステップＳ０４へ進む。
（３）ステップＳ０３
波の方向θを求める。
図２中の波ＷのようにＤ１の側から波が来た場合、時間差Δｔと、波の速度ｖと、波高計１１ａと波高計１１ｃとの距離ｌａｃと、波の方向θとの関係は、図２の三角形に示すように、下式のようになる。
【数５】
2004317208.tif 000005
（４）ステップＳ０４
図２中の波Ｗ’のようにＤ２の側から波が来た場合、波高計１１ｃの測定値が先であり、波高計１１ａの測定値が後であるとして、ステップＳ０１へ進む。
その場合、ステップＳ０１で時間差Δｔ’を算出し、ステップＳ０３で上記（１）式を用いてθ’を算出する。
【００４４】
ただし、波高計１１が、波高計１１ａ、波高計１１ｂ及び波高計１１ｃの３個を備えている場合、波高計１１ａ及び波高計１１ｂでＤ１側の波Ｗを、波高計１１ｂ及び波高計１１ｃでＤ２側の波Ｗ’を検知するように分担することが出来る。その場合、波の方向を検知する速度及び精度が向上する。
【００４５】
次に、反射波の方向に依らずに反射波の影響を考慮して、目標波ＷＩ（目標波形ηＤを有する）を正確に造り出すことが可能な造波板９の速度ｄＸ／ｄｔを算出する吸収造波アルゴリズム（演算手法）について説明する。ただし、以下の各式において、記号Ｉ及びＲは、それぞれ目標波ＷＩ及び反射波ＷＲに関することを示す。
【００４６】
吸収造波装置６０において、目標波ＷＩの波高の時間変動である波面変動をηＩ、水槽内での反射波ＷＲの波高の時間変動である波面変動をηＲとすれば、ηＩ、ηＲは各々以下の式で表現される。
【数６】
2004317208.tif 000006
ただし、ａｉ：波振幅、ｔ：時間、ｘ：波の位置座標、Ｋｉ：波数、εｉ：位相遅れ（乱数）、ωｉ：角周波数、である。すなわち、目標波ＷＩ及び反射波ＷＲは、複数の異なる周波数ωｉを有する不規則波の結合で合わされるとする。不規則波の種類はｎ個であり、記号ｉは、各不規則波の番号を示す。
【００４７】
造波板９の変位Ｘを、波面変動ηＩによる造波板変位ＸＩと波面変動ηＲによる造波板変位ＸＲとを用いて表すと、下式のようになる。
【数７】
2004317208.tif 000007
ただし、ｅ：造波板９の往復直線運動の振幅、である。
【００４８】
上式より、造波板の変位速度ｄＸ／ｄｔは、下式のようになる。
【数８】
2004317208.tif 000008
【００４９】
このとき、微小振動波理論により、ｘ＞０における速度ポテンシャルφ（ｘ、ｚ、ｔ）は、ＸＩによりｘ正方向に進行する目標波ＷＩと、ＸＲにより逆方向に進行する反射波ＷＲにより下式のようになる。
【数９】
2004317208.tif 000009
ここで、Ａｉ、Ｃｉｊは、以下の各式で決定される。
【数１０】
2004317208.tif 000010
ただし、ｇ：重力加速度、ｈ：水面高、である。Ａｉ、Ｃｉｊの計算は時間がかかるため、予め計算しておいても良い。
【００５０】
ここで、（６）式の右辺第一項は、造波する目標波を、第２項は吸収されるべき反射波をそれぞれ示し、第３項及び第４項は、定在波を示す。定在波の分散関係を示す式（１０）は、１つの周波数に対して無限個の波数が存在することを示している。ｊは、この波数のうち、小さいものから順番につけた番号である。各式中のｊについては、無限大まで計算する必要は無く、実際に計算結果に影響がある程度（ｊ＝１０程度）まででよい。
【００５１】
式（６）より、波面変動ηは、下式のようになる。
【数１１】
2004317208.tif 000011
【００５２】
従って、式（６）の第１項が目標波の波面変動ηＩに、第２項が反射波の波面変動ηＲにそれぞれ一致するには、次の各式が成立する必要がある。
【数１２】
2004317208.tif 000012
【００５３】
ここで、ｘ＝０での波高η０は、以下の式で求まる。
【数１３】
2004317208.tif 000013
式（２）、式（３）、式（１３）及び式（１４）より、以下の式が求まる。
【数１４】
2004317208.tif 000014
また、式（５）、式（１２）及び式（１３）より、以下の式が求まる。
【数１５】
2004317208.tif 000015
従って、式（１５）及び式（１６）より、以下の式が求まる。
【数１６】
2004317208.tif 000016
ここで、式（１７）の第１項は、目標波の波面変動ηＩを示している。これは、目標波形ηＤそのものである。
従って、式（１７）は、以下のようになる。
【数１７】
2004317208.tif 000017
式（１８）において、Ａｉ、ωｉ、Ｃｉｊ、ηＤは既知であり、η０は観測できる。従って、各周波数成分ごとの造波板９の変位Ｘｉを推定できれば、各周波数成分の速度ｄＸｉ／ｄｔが計算できる。
本実施の形態では、後述するように、エンコーダ信号により変位Ｘを求め、それを制御装置１４内で周波数分解して各周波数ごとの変位Ｘｉを求めている。そして、各造波板９の速度ｄＸ／ｄｔは、各周波数成分の速度ｄＸｉ／ｄｔを加算することにより、次式で求めることが出来る。
【数１８】
2004317208.tif 000018
【００５４】
上記の吸収造波アルゴリズムで求められた造波板９の速度ｄＸ／ｄｔで、造波板９の往復直線運動の速度を制御すれば、Ｘ軸方向の反射波の影響を考慮（反射波を吸収）して、目標波ＷＩ（目標波形ηＤを有する）を正確に造り出すことが可能となる。
【００５５】
次に、制御装置１４において、上記の式（１８）及び式（１９）の計算を実行する演算機能ブロックについて図５及び図６を参照して説明する。
図５は、演算機能ブロックの構成を示すブロック図である。フィルタバンク２０１〜２０２、加算部２０３−１〜２０３−ｎ、加算部２０７、乗算部２０４、加算部２０８〜２０９、加減算部２１１−１〜２１１−ｎ、乗算部２０５−１〜２０５−ｎ、コントロール部２０６−１〜２０６−ｎ、加算部２１０を具備する。ここで、加算部２０３−１〜２０３−ｎ、加減算部２１１−１〜２１１−ｎ、乗算部２０５−１〜２０５−ｎ、コントロール部２０６−１〜２０６−ｎは、不規則波の各周波数成分ωｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応して設けられている。
【００５６】
図６は、演算機能ブロックのフィルタバンク２０１の構成を示すブロック図である。フルタバンク２０１は、フィルタ部３０１−１〜３０１−ｎ、乗算部３０２−１〜３０２−ｎ、加算部３０４、加減算部３０５を具備する。フィルタ部３０１−１〜３０１−ｎ、乗算部３０２−１〜３０２−ｎは、不規則波の各周波数成分ωｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応して設けられている。
ただし、フィルタバンク２０２は、同じ構成（ただし、入力は異なる）なのでその説明を省略する。
【００５７】
フィルタバンク２０１〜２０２中の乗算部３０２−１〜３０２−ｎのゲイン、コントロール部２０６−１〜２０６−ｎのゲインを調整することにより、吸収造波制御が行われる。
【００５８】
図５を参照して、造波板の変位Ｘの入力により、フィルタバンク２０１において、変位Ｘが周波数成分ごと（ｉごと）の変位Ｘｉに分解される。そして、各変位Ｘｉについて、加算部２０３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）において、式（１８）右辺括弧中の第２項について、ｊ＝１〜∞（実際には、ｊ＝１０程度まで）が計算される。そして、加算部２０７により、式（１８）右辺括弧中の第２項が計算される。一方、乗算部２０４−加算部２０８を介して、式（１８）右辺第１項及び右辺括弧内第１項が入力される。そして、加算部２０９により式（１８）の右辺が計算される。
計算された値、すなわち、式（１８）の右辺は、フィルタバンク２０２に入り、周波数成分ごと（ｉごと）に分解され、各周波数成分に対応した加減算部２１１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）へ出力される。加減算部２１１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、周波数成分ごとの式（１８）の右辺と各係数計算部２０５−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の出力（（Ａｉ／ωｉ）・（ｄＸｉ／ｄｔ））との差をコントロール部２０６−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）へ出力する。コントロール部２０６−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、加減算部２１１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）からの出力がゼロになるように出力（ｄＸｉ／ｄｔ）を調整して、各係数計算部２０５−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）へ出力する。各係数計算部２０５−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、その出力（ｄＸｉ／ｄｔ）に所定の係数をかけて、加減算部２１１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）へ出力する。
コントロール部２０６−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）から出力されたｄＸｉ／ｄｔは、加算部２１０へ出力される。加算部２１０は、各周波数成分ごとのｄＸｉ／ｄｔの総和を求め、ｄＸ／ｄｔとして出力する。
【００５９】
図６を参照して、フィルタバンク２０１について説明する。フィルタバンク２０１では、フィルタ部３０１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、入力された変位Ｘを各周波数成分ごと（ｉごと）に分解し出力する。このとき、各フィルタ部の持つ帯域幅は、周波数成分ごとに重なりの部分がある。そのため、帯域幅の重なりに起因する誤差を生じることがある。従って、各乗算部３０２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を設け、フィルタ部３０１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）から出力された値にゲインをかけ、誤差を無くすように補償する。すなわち、ゲインをかけた値を加算部３０４に出力し、それらの値の総和を求める。そして、加減算部３０５において、その総和を変位Ｘと比較し、その比較結果がゼロになるように各乗算部３０２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のゲインを調整する。
【００６０】
ここで、周波数成分ωｉごとのフィルタ部３０１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、ノッチフィルタを用いる。ここで、ノッチフィルタは、以下の式を満たすように構成する。
【数１９】
2004317208.tif 000019
ただし、ｓ：ラプラス変換の演算子、ωｃｉ：カットオフ周波数、Ｑｉ：中心周波数（ωｉ）／−３ｄＢにおけるバンド幅、である。
【００６１】
上記の式（２）から式（２０）までの吸収造波アルゴリズムでは、反射波の方向は、Ｘ軸方向としている。
この吸収造波アルゴリズムを、波の方向に依らず使用出来るようにするには、次のような方法で吸収造波アルゴリズムを拡張する。すなわち、式（７）〜式（１０）で求められるＡｉ、Ｃｉｊを、実測された波の方向θに対応する値を用いることとする。そして、他の計算はそれらの値を用いて行うこととする。
【００６２】
この場合、実測された波の方向θ（図２及び図３で説明した方法より検知）に対応するＡｉ、Ｃｉｊを求める方法は、以下のようにする。
（１）Ａｉ、Ｃｉｊのテーブルの準備
まず、予め以下の処理を行う。すなわち、波の方向を、１８０°（造波板９の前面側）／ｑ（ｑ：自然数）の角度ごとに分割する。すなわち、θｐ：ｐ＝１〜ｑの波の方向を仮定する。そして、各波の方向θｐに対応するＡｉ、Ｃｉｊを算出し、テーブル化する。
（２）テーブルに基づいて、実測された波のＡｉ、Ｃｉｊを算出
そして、実測された波の方向θが、波の方向θｐに一致する場合には、テーブルのＡｉ、Ｃｉｊを利用する。波の方向θが、波の方向θｐに一致しない場合には、テーブルの値を用いて線計補間演算を行い、Ａｉ、Ｃｉｊを算出する。
【００６３】
ここで、Ａｉ、Ｃｉｊのテーブルの方法（各波の方向θｐに対応するＣｉｊを算出する方法）について説明する。Ａｉも同様の方法で計算可能である。
Ｃｉｊは、上記の式（１０）で計算されるＫｉｊに基づいて、式（８）で算出される。式（１０）でＫｉｊを計算する方法は、ニュートン法を用いる。ｊを固定して、式（１０）において、
【数２０】
2004317208.tif 000020
とし、上式の両辺を微分すると、
【数２１】
2004317208.tif 000021
となる。これをニュートン法で解く場合、
【数２２】
2004317208.tif 000022
として、上記の式（２３）〜式（２４）を反復計算することにより、式（１０）でＫｉｊを解くことが出来る。
【００６４】
上記式におけるｈは、θｐに依存する。すなわち、あらかじめ実験やシミュレーションで、θｐ：ｐ＝１〜ｑの波の方向と、波高ｈとの関係を求めておく。それにより、上記プロセスにより、Ａｉ、Ｃｉｊが、波の方向θｐに依存する形で求まる。
【００６５】
式（１）で求めた波の方向を用いて、波の方向に依らず、上記の式（２）から式（２０）までの吸収造波アルゴリズムを利用する場合の制御装置１４内の構成について説明する。
図７は、制御装置１４の吸収造波部３０の構成を示すブロック図である。吸収造波部３０は、造波板９の変位Ｘと波面変動η０と目標とする波を示す目標波形ηＤ（予め設定、格納されている）に基づいて、上記の吸収造波アルゴリズムにより目標とする波を生成するための造波板９の速度ｄＸ／ｄｔを算出する。吸収造波部３０は、方位計算部３１及び吸収造波演算部３５を備える。
【００６６】
方位計算部３１は、複数の波高計１１からの波面変動η０に基づいて、波の方向を検知する方法（図４）を実行する。そして、検知結果を波の方向θとして出力する。
吸収造波演算部３５は、波の方向θと、造波板９の変位Ｘと波面変動η０と目標とする波を示す目標波形ηＤとに基づいて、波の方向θに対応して、上記の吸収造波アルゴリズムにより目標とする波を生成するための造波板９の速度ｄＸ／ｄｔを算出する。吸収造波演算部３５は、係数計算部３２と変位速度計算部３３と係数データベース３４とを備える。
【００６７】
係数データベース３４は、既述の予め計算された係数である各波の方向θｐに対応するＡｉ、Ｋｉ、Ｃｉｊ、Ｋｉｊのテーブルを格納している。
係数計算部３２は、波の方向θに基づいて、既述の実測された波の方向θに対応するＡｉ、Ｃｉｊを求める方法を実行して、Ａｉ、Ｋｉ、Ｃｉｊ、Ｋｉｊを算出する。
変位速度計算部３３は、係数のＡｉ、Ｋｉ、Ｃｉｊ、Ｋｉｊと造波板９の変位Ｘと波面変動η０と目標とする波を示す目標波形ηＤとに基づいて、上記の吸収造波アルゴリズムにより造波板９の速度ｄＸ／ｄｔを算出する。図５及び図６で説明した機能演算ブロックを備える。目標波形ηＤは、予め設定される。
【００６８】
図８は、係数データベース３４に格納されているテーブルを示す図である。
図８（ａ）は、ｐとθｐとの関係を示すテーブルである。（ｂ）は、ｉ、ｊとＣｉｊとの関係を示すテーブルである。（ｃ）は、ｉ、ｊとＫｉｊとの関係を示すテーブルである。（ｄ）は、ｉとＡｉとの関係を示すテーブルである。（ｅ）は、ｉとＫｉとの関係を示すテーブルである。このうち、（ｂ）〜（ｅ）は、各θｐごとに存在する。
【００６９】
次に、多方向不規則波の造波方法とそれを用いた造波板駆動方法について、図面を参照して説明する。
吸収造波装置６０の各造波板９をスネークモーションさせることにより、斜め進行波を発生させることが可能である。このような斜め波及び槽側壁での波の反射波を合成することにより多方向波が作られる。そして、水槽１全域に亘って位置的定常性のある多方向波を生成することが出来る。
【００７０】
まず、Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓｕｍｍａｔｉｏｎ法による多方向不規則波の造波方法について説明する。
多方向不規則波の造波方法として、Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓｕｍｍａｔｉｏｎ法を用いる。この方法は、分割した各周波数（ωｉ：ｉ＝１〜ｎ）において色々な方向（θｐ：ｐ＝１〜ｑ）に成分波が分布しているとして、多数の方向成分と周波数成分とを有する要素成分波を重ね合わせることにより造波する方法である。
一般的に、Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓｕｍｍａｔｉｏｎ法で、ｘｙ水平面（本実施例では、水槽１の水面）を分割したｕｖ番目領域の造波板での波の変位ηｕｖ（ｔ）は、次式の２重のＳｕｍｍａｔｉｏｎで表される。
【数２３】
2004317208.tif 000023
ただし、ｉ：自然数、ｉ番目の周波数成分の波に関する、ｐ：自然数、ｐ番目の方向の波に関する、ｋｉ：ｉ番目の周波数成分の波の波数、ｆｉ：ｉ番目の周波数成分の波の周波数、ｎ：周波数成分の分割数、ｑ：波の方向の分割数、Ｆｉ：ｉ番目の周波数成分の波の造波特性（応答関数）、εｉｐ：ｉ及びｐ番目の波の位相差（０〜２πの一様乱数）、θｐ：ｐ番目の波の（伝播）方向、ｂ：Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ（造波板９の単体幅）、である。
【００７１】
また、ａｉｐは、要素成分波の振幅であり、次式で求められる。
【数２４】
2004317208.tif 000024
ただし、２Ｓ（ｆｉ，θｐ）：周波数ｆｉ、波の方向θｐにおける方向スペクトル、δｆｉ：スペクトル刻み幅、δθｐ：波方向刻み幅、である。
【００７２】
ｋｉは、次の分散関係式の実数解で与えられる。
【数２５】
2004317208.tif 000025
ただし、ｈ：水深、ｇ：重力加速度、である。
【００７３】
ηｉｊ（ｔ）を計算するためには、多くの時間がかかるため、以下のようなアルゴリズムを用い、リアルタイムの造波信号を作成することとする。
まず、式（２５）をリアルタイム計算に適した式に書き換える。ｒ番目のタイムステップにおけるｕｖ番目の領域の造波板の変位は、式（２５）を書き直して、
【数２６】
2004317208.tif 000026
ただし、σｉ＝２πｆｉ、Δｔ：タイムステップの時間刻み（たたし式（１）のΔｔと異なる）である。
いま、
【数２７】
2004317208.tif 000027
とおくと、
【数２８】
2004317208.tif 000028
が得られる。
【００７４】
ここで、式（２７）では、ｃｏｓが（ｎ＋ｐ）回、ｓｉｎがｐ回、それぞれ計算する必要がある。しかし、式（３０）では時刻歴に無関係なξｉｕｖとζｉｕｖとをリアルタイムで計算する必要が無いので、ｓｉｎ，ｃｏｓ共にｎ回ずつの計算で良い。すなわち、計算数が減少している。
【００７５】
式（３０）の右辺のΣの中味を式（３１）及び式（３２）のように置く。
【数２９】
2004317208.tif 000029
すると、
【数３０】
2004317208.tif 000030
のように表現できる。ただし、
【数３１】
2004317208.tif 000031
である。
【００７６】
従って、最終的には、
【数３２】
2004317208.tif 000032
となる。すなわち、Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓｕｍｍａｔｉｏｎ法によるリアルタイム計算のアルゴリズムは、図９に示す通りとなる。
【００７７】
図９は、多方向不規則波の造波方法における上記リアルタイム計算のアルゴリズムを示すフロー図である。全アルゴリズムの内、ステップ１１からステップ２２（Ｓ１１〜Ｓ２２）は、リアルタイム計算の前に、予め計算するステップである。そして、ステップ２３からステップ２７（Ｓ２３〜Ｓ２７）は、造波を行いながらリアルタイム計算を行うステップである。
【００７８】
ステップ１１（Ｓ１１）において、代表周波数ｆｉの配列計算を行う。
ステップ１２（Ｓ１２）において、波数ｋｉの配列計算を数３により行う。
ステップ１３（Ｓ１３）において、周波数成分の造波特性関数（応答関数）Ｆｉの配列計算を行う。
ステップ１４（Ｓ１４）において、波方向θｐの配列計算を行う。
ステップ１５（Ｓ１５）において、成分波振幅ａｉｐの配列計算を数２により行う。
ステップ１６（Ｓ１６）において、位相差εｉｐの配列計算を行う。
ステップ１７（Ｓ１７）において、ξｉｕｖ及びζｉｕｖを、式（２８）及び式（２９）により計算する。
ステップ１８（Ｓ１８）において、σｉの配列計算を行う。
ステップ１９（Ｓ１９）において、αｉ及びβｉを、式（３５）及び式（３６）により計算する。
ステップ２０（Ｓ２０）において、変数ｒにつき、ｒ＝０  とおく。
ステップ２１（Ｓ２１）において、φｉｕｖ０、Φｉｕｖ０を、式（３３）及び式（３４）により計算する。
ステップ２２（Ｓ２２）において、ηｕｖ０を、式（３７）により計算する。
ステップ２３（Ｓ２３）において、変数ｒにつき、ｒ（ｎｅｗ）＝ｒ（ｏｌｄ）＋１  と置き換える。
ステップ２４（Ｓ２４）において、φｉｕｖｒを、式（３３）により計算する。
ステップ２５（Ｓ２５）において、Φｉｕｖｒを、式（３４）により計算する。
ステップ２６（Ｓ２６）において、ηｕｖｒを、式（３７）により計算する。
ステップ２７（Ｓ２７）において、ｒの値を、その最大値であるｒｍａｘと比較する。ｒ≧ｒｍａｘ  ならばそこで計算を終了する。ｒ＜ｒｍａｘ  ならば、ステップ２３（Ｓ２３）に戻る。ただし、ｒｍａｘ×Δｔが、全時間（全実験時間）に相当する。
【００７９】
以上から、リアルタイム計算が必要なのは、式（３３）、式（３４）、式（３７）の３つの式となる。従って、必要な計算は、ｓｉｎ、ｃｏｓの計算が全て無くなるなど、大幅に減少していることがわかる。これにより大幅な演算時間の短縮が可能となる。そして、造波中において、リアルタイムで式（２５）の算出が可能となる。
実際の計算では、上記漸化式を用いた場合、用い無い場合に比較して、計算時間が、１／１０以下になり、計算時間を著しく低減できることが確認されている。
【００８０】
実際の造波においては、例えば、要素成分波の数は、以下のように設定される。
・周波数の分割数：ｎ＝２００（エネルギー等分割による不等分割）
・方向の分割数：ｑ＝７０（平均方向から±７０°の範囲で２°ピッチの等分割）
すなわち、１４，０００個の要素波で、多方向波を作成している。
【００８１】
上記の式（２５）から式（３７）までの多方向不規則波の造波方法を利用する場合の制御装置１４内の構成について説明する。
図１０は、造波機駆動部４０（ａ）、制御装置１４（ｂ）、及び、制御装置１４ａ（ｃ）の構成を示すブロック図である。造波機駆動部４０は、多方向不規則波の造波制御を行う。吸収造波部３０は、吸収造波の制御を行う。制御装置１４（、１４ａ）は、造波板駆動部４０及び吸収造波部３０を備える。図１０（ｂ）は、造波板駆動部４０と吸収造波部３０とを並列的に用いた場合である。図１０（ｃ）は、造波板駆動部４０と吸収造波部３０とを直列的に用いた場合である。
【００８２】
まず、図１０（ａ）の造波機駆動部４０について説明する。造波機駆動部４０は、造波部４７とＰＩＤ部４８と変位計算部３３とを備える。
造波部４７は、図９で説明した上記の式（２５）から式（３７）までの多方向不規則波の造波方法を実現する。すなわち、造波板の位置（ｕ０，ｖ０）に対応するηｕ０ｖ０（ｔ）：目標とする波面変動を算出する。そして、ηｕ０ｖ０（ｔ）をＰＩＤ部４８へ出力する。
ＰＩＤ部４８は、まず、造波板９の変位Ｘ（ｔ）に基づいて、以下の式により造波板９の位置における波面変動η（ｔ）を求める（ただし、下式は、ピストン型の造波板の場合を例示）。
【数３３】
2004317208.tif 000033
【００８３】
次に、入力された目標の波面変動ηｕ０ｖ０（ｔ）と波面変動η（ｔ）との差に基づいて、以下の式に例示されるＰＩＤ制御法により、造波板９の変位Ｘ’（ｔ）を算出する。
【数３４】
2004317208.tif 000034
変位速度計算部３３ａは、算出された造波板９の変位Ｘ’（ｔ）と波面変動η０とを入力される。そして、多方向不規則波用に予め設定された係数のＡｉ、Ｋｉ、Ｃｉｊ、Ｋｉｊ及び目標波形ηＤと、入力された変位Ｘ’（ｔ）及び波面変動η０とに基づいて、上記の吸収造波アルゴリズムにより造波板９の速度ｄＸ／ｄｔを算出する。この動作は、変位速度計算部３３と同じであり、図５及び図６で説明したとおりである。そして、造波板９の速度ｄＸ／ｄｔを出力する。
【００８４】
次に、図１０（ｂ）の場合の制御装置１４について説明する。吸収造波部３０は、図７において説明したとおりである。造波板駆動部４０は、図１０（ａ）の説明のとおりである。
図１０（ｂ）の場合の制御装置１４での動作について説明する。
（Ａ）スイッチ４１がオフの場合
上述のように造波板駆動部４０は、波高計アンプ１３からの変位Ｘと波面変動η０との入力に基づいて、図１０（ａ）で説明した造波板駆動部４０の各部の動作により、造波板９の速度（ｄＸ’／ｄｔ）を出力する。その出力は、そのまま造波板９の速度（ｄＸ／ｄｔ）としてモータアンプ１６へ入力される。
（Ｂ）スイッチ４１がオンの場合
上述のように造波板駆動部４０は、波高計アンプ１３からの変位Ｘと波面変動η０との入力に基づいて、図９で説明した多方向不規則波の造波方法を実現する。そして、造波板９の速度（ｄＸ’／ｄｔ）を出力する。
一方、吸収造波部３０は、造波板９の変位Ｘと波面変動η０と目標とする波を示す目標波形ηＤとに基づいて、上記の吸収造波アルゴリズムにより目標とする波を生成するための造波板９の速度（ｄＸ’’／ｄｔ）を算出する。
吸収造波部３０で算出された造波板９の速度（ｄＸ’’／ｄｔ）と、造波板駆動部４０で算出された造波板９の速度（ｄＸ’／ｄｔ）とは、比較部４２で加算され、造波板９の速度（ｄＸ／ｄｔ）としてモータアンプ１６へ入力される。
なお、比較部４２での加算では、例えば吸収造波部３０からの造波板９の速度（ｄＸ’’／ｄｔ）の値に所定の係数をかけて、造波板駆動部４０からの造波板９の速度（ｄＸ’／ｄｔ）に対する割合（影響度）を変動させることも可能である。
【００８５】
次に、図１０（ｃ）の場合の制御装置１４ａについて説明する。
吸収造波部３０は、図７において説明したとおりである。また、造波板駆動部４０は、図１０（ａ）で説明したとおりである。積分部４５は、造波板駆動部４０で算出された造波板９の速度（ｄＸ’／ｄｔ）を積分し、造波板９の変位Ｘ’に変換する。
スイッチ４１ａは、造波板駆動部４０が造波板９を駆動する際、吸収造波部３０を用いるか否かを選択する。
【００８６】
次に、図１０（ｃ）の場合の制御装置１４ａでの動作について説明する。
（Ａ）スイッチ４１ａが吸収造波部３０側でない場合
上述のように造波板駆動部４０は、波高計アンプ１３からの変位Ｘと波面変動η０との入力に基づいて、図９で説明した多方向不規則波の造波方法を実現する。そして、造波板９の速度（ｄＸ’／ｄｔ）を出力する。その出力は、そのまま造波板９の速度（ｄＸ／ｄｔ）としてモータアンプ１６へ入力される。
（Ｂ）スイッチ４１ａが吸収造波部３０側の場合
上述のように造波板駆動部４０は、波高計アンプ１３からの変位Ｘと波面変動η０との入力に基づいて、図９で説明した多方向不規則波の造波方法を実現する。そして、造波板９の速度（ｄＸ’／ｄｔ）を出力する。積分部４５は、造波板９の速度（ｄＸ’／ｄｔ）を積分し、造波板９の変位Ｘ’に変換する。吸収造波部３０は、造波板９の速度（ｄＸ’／ｄｔ）と波面変動η０と目標とする波を示す目標波形ηＤとに基づいて、造波板９の速度（ｄＸ’’／ｄｔ）を算出する。造波板９の速度（ｄＸ’’／ｄｔ）は、造波板９の速度（ｄＸ／ｄｔ）としてモータアンプ１６へ入力される。
【００８７】
次に、吸収造波装置６０を用いて、吸収造波アルゴリズムを用いて多方向不規則波の造波法を実現した結果を以下に示す。多方向不規則波の造波では、造波駆動演算において、従来の波方向θに対して斜め方向波を発生可能である。そのため、吸収造波アルゴリズムは、造波板９に対して直角（９０°）の方向の波に対して検証する。それができれば、任意の方向の波に対応できる。造波機９は、ピストン型とする。不規則波は、水槽試験に一般的に用いられるＩＳＳＣ不規則波スペクトラムとする。また、Ｆｉ：ｉ番目の周波数成分の波の造波特性（応答関数）は、ピストン式造波機に対応するものとして以下の式とする。
【数３５】
2004317208.tif 000035
ただし、Ｋ０：波数、ｈ：造波板深さ、である。
【００８８】
図１１は、造波板の変位Ｘと時間の関係を示すグラフである。また、図１２は、予測波、及び、目標波と時間との関係を示すグラフである。図１１に示す造波板９の変位により形成された図１２に示す予測波は、目標波と非常に良く合っていることがわかる。
すなわち、多方向不規則波に対して、目標波への吸収造波アルゴリズムによる制御が非常に効果的であることがわかる。
【００８９】
本発明により、波の方向を正確に把握することが出来る。従って、その波の方向を考慮して吸収造波を行いながら、多方向不規則波を造波することが出来る。これにより、吸収造波装置の設置状況（例示：水槽における造波板の設置状態）や水槽の形状に対応して、目標とする多方向不規則波を正確に造り出すことが可能となる。
【００９０】
吸収造波アルゴリズムにおいては、係数であるＣｉｊ、Ｋｉｊは、設定された定数を用いている。しかし、吸収造波装置６０を動作させて、動作に対応してＣｉｊ及びＫｉｊについてオートチューニングを行ってもよい。
図１３は、係数のオートチューニングの方法を示すフロー図である。
【００９１】
（１）ステップＳ３１
正弦波の目標波高指令ηＤを生成する。そのときの周波数ωＳは、吸収造波アルゴリズムにおいて周波数分割を行う周波数ωｉ（ｉ＝１〜ｎ）（フィルタバンクの周波数刻み）の１つとする。ただし、ステップＳ４０から来た場合には、ステップＳ３９で選択した周波数を用いる。
（２）ステップＳ３２
目標波高指令ηＤのＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行う。ここでは、目標波高指令ηＤを、吸収造波アルゴリズムにおいて周波数分割を行う周波数ωｉ（ｉ＝１〜ｎ）（フィルタバンクの周波数刻み）を用いてフーリエ級数展開を行う。
（３）ステップＳ３３
吸収造波装置６０による造波を開始する。
（４）ステップＳ３４
波高計１１により波の波面変動η０を計測する。そして、ステップＳ３２と同様にして、波面変動η０のＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行う。ここでも、波面変動η０を、周波数ωｉ（ｉ＝１〜ｎ）を用いてフーリエ級数展開を行う。
（５）ステップＳ３５
フーリエ級数展開を行った波面変動η０のフーリエ係数（伝達関数）と、フーリエ級数展開を行った目標波高指令ηＤのフーリエ係数（伝達関数）とについて、その比を示す伝達関数Ｒ＝（全ての波面変動η０のフーリエ係数の和）／（全ての目標波高指令ηＤのフーリエ係数の和）を計算する。
（６）ステップＳ３６
伝達関数Ｒ＞ｘ、であるか否かを判定する。ここで、ｘは、吸収の精度を示し、１未満である必要があるが、造波中においては、ｘ＝１として判定する。伝達関数Ｒ＞ｘの場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ３７へ進む。伝達関数Ｒ≦ｘの場合（Ｎｏ）、ステップＳ３７へ進む。
（７）ステップＳ３７
伝達関数Ｒ＞ｘなので、周波数ωｉごとに、伝達関数Ｓ＝（周波数ωｉごとの波面変動η０のフーリエ係数）／（周波数ωｉごとの目標波高指令ηＤのフーリエ係数）を計算する。そして、伝達関数Ｓ＞ｘ、となる周波数ωｉのＣｉｊ及びＫｉｊを所定の刻みで下げる。そして、ステップＳ３４へ戻る。
（８）ステップＳ３８
伝達関数Ｒ≦ｘなので、周波数ωｉごとに、伝達関数Ｓ＝（周波数ωｉごとの波面変動η０のフーリエ係数）／（周波数ωｉごとの目標波高指令ηＤのフーリエ係数）を計算する。そして、全ての伝達関数Ｓ≦ｘ、となるか否かを判定する。伝達関数Ｓ≧ｘとなる周波数ωｉが存在する場合（Ｎｏ）、ステップＳ３８へ進む。全ての周波数ωｉで、伝達関数Ｓ＜ｘの場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ３９へ進む。
（９）ステップＳ３９
目標波高指令ηＤの周波数ωＳを、より高い周波数（ただし、吸収造波アルゴリズムにおいて周波数分割を行う周波数ωｉ（ｉ＝１〜ｎ）（フィルタバンクの周波数刻み）の１つ）にスイープさせて、新たな標波高指令ηＤの周波数ωＳとする。
（１０）ステップＳ４０
目標波高指令ηＤの周波数ωＳ＜吸収造波装置６０の造波可能な最高の周波数（造波限界周波数）下否かを判定する。目標波高指令ηＤの周波数ωＳ≧造波限界周波数の場合（Ｎｏ）、プロセスを終了する。目標波高指令ηＤの周波数ωＳ＜造波限界周波数の場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１へ戻る。
【００９２】
このオートチューニングは、実際の水槽１中で発生させた波に基づいて行われる。従って、実際の装置の状態を正確に反映することが出来る。すなわち、吸収造波アルゴリズムの精度をより高くすることが可能となる。
【００９３】
【発明の効果】
本発明により、反射波の方向に依らずに目標とする多方向不規則波を正確に造り出すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の吸収造波装置の実施の形態の構成を示す側面図である。
【図２】図２は、吸収造波装置における造波板の近傍を上から見た上面図である。
【図３】図３は、波高計で観測される波高と時間との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、波の方向を検知する方法を示すフロー図である。
【図５】図５は、演算機能ブロックの構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、演算機能ブロックのフィルタバンクの構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、制御装置１４の吸収造波部の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、係数データベースに格納されているテーブルを示す図である。
【図９】図９は、リアルタイム計算のアルゴリズムを示すフロー図である。
【図１０】図１０は、制御装置の構成を示すブロック図である。（ａ）は並列的に、（ｂ）は直列的に造波板駆動部と吸収造波部とを用いた場合である。
【図１１】図１１は、造波板の変位Ｘと時間の関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、予測波及び目標波と時間との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、係数のオートチューニングの方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
１    水槽
２    水
３    架台
４    モータ
５（５ａ、５ｂ）    軸受
６    リニアガイド
７    ボールネジ
８    リニアウエイ
９    造波板
１０    ロッド
１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）    波高計
１２    スペーサ
１３    波高計アンプ
１４    制御装置
１５    エンコーダ
１６    モータアンプ
２０    静止水面
２１    水面形状
３０    吸収造波部
３１    方位計算部
３２    係数計算部
３３    変位速度計算部
３４    係数データベース
３５    吸収造波演算部
６０    吸収造波装置
２０１、２０２    フィルタバンク
２０３−１〜２０３−ｎ、２０７、２０８、２０９、２１０    加算部
２０４、２０５−１〜２０５−ｎ    乗算部
２０６−１〜２０６−ｎ    コントロール部
２１１−１〜２１１−ｎ    加減算部
３０１−１〜３０１−ｎ    フィルタ部
３０２−１〜３０２−ｎ    乗算部
３０４    加算部
３０５    加減算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2004317208.tif 000050