Control systems have often encountered various types of uncertainty and external disturbance. It is sometimes of primary necessity for system stability and satisfactory performance to compensate for those unexpected factors, for which CDSL@UoS is developing robust control theory. The disturbance observer (DOB) plays a key role in this direction of our research. Our goal is to provide a new analysis tool for the DOB-controlled system based on nonlinear control theory, and its applications to a wide class of control systems.

Another remarkable issue of modern control system is to keep its state variables to remain inside a "safe region" during its operation. Such a feature is called "safety", which has received a lot of attentions in control and robotics society as a wide class of control systems are operating with a possibility of losing the safety (e.g., collision of two robots). We in CDSL@UoS are working on developing a control scheme that guarantees safety. A particular emphasis is placed on robustness of the safety notions against disturbance and model uncertainty, by which the control system may easily escape the pre-defined safe region.

As modern control systems are controlled by digital controllers and the control input is transmitted through a data network, the systems are sometimes interpreted as cyber-physical systems (CPS).  When it comes to interpreting control systems in the CPS framework, a huge interest of research has been paid to the fact that the CPSs are exposed to threats of malicious agents or adversary outside the control loop, because of accessibility of data network. For those reasons, it is important to understand the vulnerability of a system in a control-theoretic point of view, and to exploit countermeasures to guarantee security of the system.

A recent approach of constructing a controller is to employ the redundant input/output data of the system instead of the system model identified in a traditional way, which is termed "data-driven control". Such a philosophy is sometimes beneficial when we have a huge amount of system data and the system order is too large. CDSL@UoS is focusing on revealing the underlying principle of  this new technique and its applications.

Most of the legged robots encounter the balancing issue, which means that the robot should keep its postural stability while it completes task. Unfortunately, the balance could be easily lost when the robot is pushed by an unexpected force or it is walking/driving on an uneven terrain. CDSL@UoS is working for providing control-theoretic solutions to tackle this issue.

Sometimes it is not easy for single robot to complete a task in uncertain/complex environment. This is why the cooperative manipulation has received a huge amount of attentions in the literature. The problem turns out to be more challenging when the robots are "heterogeneous"; that is, each robot has different structure and capability, and the mobility  and balance issue come into the picture, for which CDSL@UoS is trying to developing a yet another approach to cooperative manipulation.

CDSL은 Control and Dynamic Systems Laboratory(혹은 제어 및 동역학 연구실)의 약자로, 미분 방정식 혹은 동역학 식으로 표현되는 시스템의 수학적 모델에 기반한 제어 이론 및 알고리즘을 연구/개발하고, 이를 다양한 공학 문제에 적용하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히 CDSL@UoS는 “There is nothing so practical than a good theory.”라는 격언을 연구실의 모토로 삼고, 수학적으로 엄밀하지만 동시에 현실의 공학 문제 해결에 많은 기여를 할 수 있는 제어 이론을 개발하는 데에 주된 관심이 있습니다. 이를 위해 다음과 같이 top-down과 bottom-up 방식을 병행한 연구들을 수행합니다. - Bottom-up 연구 : 수학적으로 엄밀하고 논리적으로 완결성 있는 제어 이론을 먼저 연구하고, 개발한 제어 이론을 실제 산업 현장에서 중요하게 다뤄지는 문제들에 적용하여 그 가치를 검증하고자 합니다. 또한 제어 이론이 현실 문제에 적용되었을 때 발생할 수 있는 문제들을 심도 있게 고찰하고, 이를 바탕으로 기존 이론을 개선하거나 기존 이론의 단점을 극복할 수 있는 새로운 방향의 접근법을 제시합니다. - Top-down 연구 : 산업 현장에서 많이 사용되지만 정확한 이해를 위해서 더 많은 해석이 필요한 제어 기법들의 이론적 근거를 확보하고, 이를 발전시킵니다.

CDSL@UoS은 아래 목표들에 주목한 로봇 제어 알고리즘 연구를 수행하고자 합니다.  - 제어 알고리즘의 개선을 통해 기존 로봇 제어 기법으로는 수행하기 어려웠던 작업들을 수행합니다. - 제어 기법의 개발을 통해, 고가 로봇들과 비등한 성능을 낼 수 있게 하는 저가 로봇의 제어 알고리즘을 개발합니다. - 로봇 분야에서 많이 활용되어 왔지만 수학적 해석이 필요한 로봇 제어 알고리즘의 해석 방법을 제시합니다.

제어 공학은 일반적인 수학적 모델로 기술되는 물리 시스템의 동작 방법론을 제공하기 때문에, (심지어 같은 제어 기법이라 하더라도) 다양한 공학 문제에서 응용이 가능합니다. 예를 들어, 지도 교수의 주된 연구 주제 중 하나인 외란 관측기의 경우, 이론은 일반화된 동역학 모델을 바탕으로 도출되었지만, 이를 정수기, ODD/HDD, 트럭 플라투닝 등 다양한 분야에서 활용할 수 있습니다. 제어 학계에서는 스마트 그리드, 가상-물리 시스템(cyber-physical system), 인공 지능 등과 같이 최근 세상에 많은 주목을 받는 시스템들에 제어 이론의 연구 결과들을 적용하는 것을 활발히 시도하고 있습니다. 한편 로보틱스는 고전적인 제어 공학의 응용 분야로, 많은 제어 기법들이 로봇 제어를 통해 도출되고 일반화되었습니다. CDSL@UoS는 로봇 제어를 주 응용 분야로 하여 제어 응용 연구를 수행하는 한편, 장기적으로는 개발한 제어 이론을 적용해볼 수 있는 새로운 응용 분야들을 개척해나갈 예정입니다.

CDSL@UoS는 제어공학을 잘 이해하고 활용하는 공학자를 양성하고자 합니다. 사전적인 의미에서의 제어란 대상 시스템이 원하는 목표를 이루도록 하는 행위 등을 의미하며, 제어공학은 이러한 제어를 성공적으로 수행하기 위한 수학적 이론 및 알고리즘을 개발하고 이를 다양한 시스템에 적용하는 학문을 통칭합니다.