최호림 연구실
전기공학과
최호림
최호림 연구실은 전기공학과를 기반으로 비선형 시스템의 제어 이론 및 응용에 대한 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 사건 트리거 제어, 강인 제어, 적응 제어, 출력 궤환 제어 등 다양한 첨단 제어 기법을 개발하고, 이를 실제 시스템에 적용하여 그 효과를 실험적으로 검증하는 데 중점을 두고 있습니다. 특히, 쿼드로터, 볼-빔 시스템, 자기부상 시스템, DC 모터 등 다양한 실험 플랫폼을 활용하여 이론과 실무를 아우르는 연구를 진행하고 있습니다.
연구실의 주요 연구 분야 중 하나는 사건 트리거 제어(Event-triggered control)로, 시스템의 상태 변화가 특정 조건을 만족할 때만 제어 신호를 갱신함으로써 통신 및 연산 자원을 효율적으로 사용하는 제어 방식을 연구합니다. 이와 함께, 불확실성, 외란, 시변지연 등 현실적인 문제를 고려한 강인 제어(Robust Control) 및 적응 제어(Adaptive Control) 기법을 개발하여, 실제 산업 현장에서 요구되는 높은 신뢰성과 안정성을 확보하고 있습니다.
또한, 본 연구실은 출력 궤환(Output Feedback) 기반의 제어기 설계와 센서 노이즈 보상 기법에 대한 연구도 활발히 진행하고 있습니다. 모든 상태를 직접 측정할 수 없는 상황이나 센서 노이즈가 존재하는 환경에서도 시스템의 안정성과 성능을 보장할 수 있는 다양한 제어 알고리즘을 제안하고, 이를 실제 실험 시스템에 적용하여 그 효과를 입증하였습니다.
이외에도, 본 연구실은 행렬 부등식(LMI) 기반의 해석적 접근법, 슬라이딩 모드 제어, 이득 조절(gain-scaling) 기법 등 다양한 수학적 도구와 제어 이론을 활용하여 복잡한 비선형 시스템의 제어 문제를 해결하고 있습니다. 이러한 연구 성과는 국내외 유수 학술지 및 학회에서 다수의 논문으로 발표되고 있으며, 다양한 정부 및 산업체 연구과제 수행을 통해 실질적인 기술 이전과 산업적 파급효과도 창출하고 있습니다.
앞으로도 최호림 연구실은 첨단 제어 이론의 이론적 발전과 더불어, 실제 시스템 적용 및 산업 현장 문제 해결에 기여할 수 있는 실용적 연구를 지속적으로 추진할 계획입니다. 이를 통해 스마트 팩토리, 자율주행, 로봇, 항공우주 등 미래 산업의 핵심 기술 발전에 중추적인 역할을 할 것입니다.
비선형 시스템의 사건 트리거 제어(Event-triggered Control of Nonlinear Systems)
비선형 시스템의 사건 트리거 제어는 최근 제어공학 분야에서 매우 중요한 연구 주제로 부상하고 있습니다. 사건 트리거 제어(Event-triggered control)는 시스템의 상태 변화가 특정 조건을 만족할 때만 제어 신호를 갱신하는 방식으로, 전통적인 주기적 제어 방식에 비해 통신 및 연산 자원을 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. 본 연구실에서는 다양한 비선형 시스템, 특히 시변 지연, 외란, 불확실성 등 현실적인 문제를 고려한 사건 트리거 제어 알고리즘을 개발하고 있습니다.
이러한 연구는 쿼드로터, 볼-빔 시스템, DC 모터 등 실제 실험 시스템에 적용되어 그 효과를 검증하고 있습니다. 예를 들어, 쿼드로터의 고도 및 자세 제어, 볼-빔 시스템의 위치 제어 등에서 사건 트리거 제어 기법을 적용하여, 기존의 제어 방식보다 더 높은 효율성과 안정성을 달성하였습니다. 또한, 실험 데이터 기반의 PID 제어기, 슬라이딩 모드 제어기 등 다양한 제어기 설계와 결합하여 복잡한 비선형 시스템의 실시간 제어 문제를 해결하고 있습니다.
미래에는 IoT, 스마트 팩토리, 자율주행 등 다양한 응용 분야에서 사건 트리거 제어의 활용이 더욱 확대될 것으로 기대됩니다. 본 연구실은 이와 같은 첨단 제어 기법의 이론적 연구와 더불어, 실제 시스템에의 적용 및 실험적 검증을 통해 산업 현장에 실질적인 기여를 하고자 합니다.
불확실성과 시변지연을 고려한 비선형 시스템의 강인 제어(Robust Control of Nonlinear Systems with Uncertainties and Time-varying Delays)
현대의 제어 시스템은 다양한 불확실성, 외란, 그리고 시변지연(time-varying delay)과 같은 복잡한 환경에서 동작해야 합니다. 본 연구실은 이러한 현실적인 문제를 해결하기 위해, 비선형 시스템의 강인 제어(Robust Control) 이론을 심도 있게 연구하고 있습니다. 특히, 시스템의 파라미터 불확실성, 센서 노이즈, 입력 및 상태의 시변지연 등 다양한 불확실성을 고려한 제어기 설계에 중점을 두고 있습니다.
연구실에서는 동적 이득 제어기(dynamic gain controller), 적응 제어기(adaptive controller), 슬라이딩 모드 제어기(sliding mode controller) 등 다양한 강인 제어 기법을 개발하고, 이를 실제 시스템에 적용하여 그 성능을 검증하고 있습니다. 예를 들어, 쿼드로터, 자기부상 시스템, 볼-빔 시스템 등에서 불확실한 파라미터와 외란이 존재하는 상황에서도 시스템의 안정성과 성능을 보장하는 제어 알고리즘을 제안하였습니다. 또한, 행렬 부등식(LMI) 기반의 해석적 접근법을 통해 제어기의 안정성 및 성능을 이론적으로 입증하고 있습니다.
이러한 연구는 산업용 로봇, 항공우주, 스마트 모빌리티 등 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 실제 산업 현장에서 요구되는 높은 신뢰성과 안전성을 확보하는 데 중요한 역할을 합니다. 앞으로도 본 연구실은 불확실성과 시변지연을 극복할 수 있는 첨단 강인 제어 기술 개발에 매진할 계획입니다.
출력 궤환 및 센서 노이즈 하에서의 시스템 제어(Output Feedback and Control under Sensor Noise)
실제 제어 시스템에서는 모든 상태를 직접 측정할 수 없는 경우가 많으며, 센서 노이즈가 시스템 성능에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 본 연구실은 이러한 현실적인 제약을 극복하기 위해 출력 궤환(output feedback) 기반의 제어기 설계와 센서 노이즈 보상 기법을 집중적으로 연구하고 있습니다. 특히, 적분기 체인(chain of integrators), 피드포워드 및 비피드포워드 비선형 시스템 등 다양한 시스템 구조에서 출력 궤환 제어의 이론적 해석과 실험적 검증을 수행하고 있습니다.
연구실에서는 이득 조절(gain-scaling) 요소를 포함한 출력 궤환 제어기, 저역통과 필터를 이용한 노이즈 저감 기법, 동적 관측기(observer) 기반의 상태 추정 등 다양한 방법론을 개발하였습니다. 이를 통해 센서 노이즈가 존재하는 환경에서도 시스템의 안정성과 성능을 유지할 수 있도록 하였으며, 실제 실험 시스템에서 그 효과를 입증하였습니다. 또한, 측정 민감도 및 외란 하에서의 강인 제어, 실시간 신호 처리 등 다양한 응용 연구도 함께 진행하고 있습니다.
이러한 연구는 산업 자동화, 로봇 제어, 스마트 센서 네트워크 등 다양한 분야에서 활용될 수 있으며, 신뢰성 높은 제어 시스템 구축에 필수적인 기반 기술로 자리매김하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 출력 궤환 및 센서 노이즈 하에서의 제어 이론과 실용화 기술 개발에 지속적으로 힘쓸 예정입니다.
1
Adaptive Zero-Order-Hold Triggered Control of a Chain of Integrators
With Unknown Input Delay and Interexecution Time by Output Feedback
최호림, 오상영
IEEE TRANSACTIONS ON AUTOMATIC CONTROL, 2025
2
Pre-T Event-Triggered Controller with a Gain-Scaling Factor for a
Chain of Integrators and Its Extension to Strict-Feedback
최호림
IEICE TRANS. FUNDAMENTALS, 2024
3
Zero-Order-Hold Triggered Control of a Chain of Integrators with
an Arbitrary Sampling Period
최호림
IEICE Transactions on Fundamentals, 2024
3
[3차년도]불확실한 sensitivity 피드백에서의 시스템 제어에 관한 연구
