如何真实地重现海上波浪的随机运动现象,从而提高实验研究的精度,一直是国内外海工模型实验非常关注的问题。多向造波机因具有产生多向不规则波的能力而更加逼近海上真实的波浪,因此受到广大海工科研人员的高度关注,目前已成为海工实验室必备的重型装备之一。然而伴随着现今科技水平的高速发展,人们对海洋资源深度探知与开发的渴望越来越强,因而对实验精细化水平的要求也越来越高,这促使波浪模拟的品质需求越来越高,这一需求不仅会影响到造波机结构的变化,而且还会大幅度提升运算载荷。为此本文将从控制系统优化的角度对现有的大型多向造波机系统进行改进与优化,该工作将为下一代具有更高计算复杂度的大型多向造波装备的研制奠定基础。多轴、大运算量和高精稳定控制是新一代造波机的三个基本特征。因而,传统上“单PLC控制器+驱动器+电机”的造波控制方式也会因控制轴数和计算能力的限制而影响到造波水平的进一步提升。为此,本文采用了现代具有高性能计算能力的且带有软PLC的新型控制器代替原来造波机所广泛采用的传统PLC控制器进行设计,同时为新一代多板造波机构建了基于EtherCAT工业以太网的多控制器分组控制结构,并针对分组控制时控制器间的同步问题,提出了多控制器造波机的时钟同步方法,其中包括同一控制器多轴间同步控制设计与不同控制器间的任务时钟同步设计。与此同时,在本文所构建的控制结构基础上,针对造波板行进轨迹的顺滑问题,结合运动控制技术探索了轨迹插值方法,并在此基础上设计了适用于当前造波控制需求的数据插补方法。接下来,本文针对造波机启停不当时所激发错误波浪的问题,深入研究了电机启停控制曲线的计算方法,并在此基础上设计出余弦造波启停控制曲线。最后,本文基于新构建的多控制器多板造波控制结构进行了控制软件的设计,并在设计过程中着重考虑了多板造波机的协调控制效率问题和今后造波系统扩展升级的需求。本文以海工实验室当前所面临的大型多向造波机更新换代为背景,以清晰模块化的方式进行控制系统设计与问题研究,在整个研究与设计过程中将造波机控制结构分为实时和非实时两个部分:在实时部分中着重突出时钟同步控制的精度和数据插补的高效;在非实时部分中着重突出造波控制运行的顺滑以及系统稳定性。最后,在海岸和近海工程国家重点实验室中搭建了新型多板造波机测试样机,并通过实验验证了本文工作的有效性,其中在多控制器系统的同步控制精度上、系统性能和可靠性上均达到了新一代造波机控制系统的设计要求。本文的工作将为今后更加精细、准确的波浪谱模拟打下坚实的技术基础并提供了设备保证。