이호재 연구실
전자공학과
이호재
이호재 연구실은 전기전자공학부 소속으로, 샘플치 퍼지 제어, 디지털 재설계, 강인 제어, 고장진단 시스템 등 첨단 제어이론 및 응용 분야에서 활발한 연구를 수행하고 있습니다. 연구실의 핵심 역량은 Takagi-Sugeno 퍼지 모델을 기반으로 한 비선형 시스템의 제어기 설계와, 연속시간 시스템을 이산시간 제어기로 변환하는 과정에서의 성능 보존 및 안정성 확보에 있습니다.
특히, 연구실은 선형행렬부등식(LMI) 및 이중선형행렬부등식(BMI) 기반의 제어기 설계 기법을 개발하여, 실제 시스템의 불확실성, 외란, 시간 지연 등 다양한 현실적 제약을 극복하는 강인한 제어 솔루션을 제시하고 있습니다. 이러한 이론적 연구는 수중글라이더, 자율주행로봇, 로봇 매니퓰레이터, 대규모 전력계통 등 다양한 실제 응용 분야에 적용되고 있습니다.
또한, 연구실은 고장진단 및 고장포용 제어 분야에서도 선도적인 연구를 진행하고 있습니다. 퍼지 관측기 기반의 고장진단 알고리즘, H-/H-infinity 성능을 보장하는 고장 검출 및 분리 기법, 분산형 고장진단 시스템 등은 실제 산업 현장에서의 신뢰성 향상과 안전성 확보에 크게 기여하고 있습니다.
연구실은 수치적 시뮬레이션, 실험적 검증, 특허 및 논문 발표, 산학협력 프로젝트 등 다양한 활동을 통해 이론과 실용의 균형을 추구하고 있습니다. 국내외 유수의 학술지 및 학회에서 다수의 논문을 발표하였으며, 다양한 연구과제와 특허를 통해 실질적인 기술 이전과 산업적 파급효과를 창출하고 있습니다.
이호재 연구실은 앞으로도 첨단 제어이론의 발전과 실용적 응용을 선도하며, 미래 지능형 시스템의 핵심 기술 개발에 기여할 것입니다.
샘플치 퍼지 제어 및 디지털 재설계
이호재 연구실은 샘플치 퍼지 제어(Sampled-Data Fuzzy Control)와 디지털 재설계(Digital Redesign) 분야에서 국내외적으로 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 샘플치 퍼지 제어는 연속시간 시스템을 이산시간 제어기로 변환하는 과정에서 발생하는 성능 저하와 불확실성 문제를 극복하기 위한 핵심 기술입니다. 연구실에서는 Takagi-Sugeno 퍼지 모델을 기반으로 한 비선형 시스템의 샘플치 제어기 설계, 그리고 아날로그 제어기의 성능을 최대한 보존하는 디지털 재설계 기법을 개발하고 있습니다.
특히, 본 연구실은 선형행렬부등식(Linear Matrix Inequality, LMI) 및 이중선형행렬부등식(Bilinear Matrix Inequality, BMI) 기반의 설계 조건을 도입하여, 실제 시스템의 불확실성, 외란, 시간 지연 등 다양한 현실적 제약을 고려한 강인한 제어기 설계 방법론을 제시합니다. 이를 통해 기존의 근사적 이산화 모델이 가지는 한계를 극복하고, 실제 구현 단계에서의 안정성 및 성능 저하를 최소화할 수 있습니다.
이러한 연구는 수중글라이더, 자율주행로봇, 로봇 매니퓰레이터, 전력계통 등 다양한 응용 분야에 적용되고 있습니다. 실제로 수중글라이더의 안정화, 자율주행로봇의 추종제어, 대규모 전력계통의 부하주파수 제어 등에서 연구실의 기술이 활용되고 있으며, 이론적 연구와 실용적 응용의 균형을 이루고 있습니다.
강인 제어 및 고장진단 시스템
본 연구실은 강인 제어(Robust Control)와 고장진단(Fault Detection and Isolation, FDI) 시스템 분야에서도 활발한 연구를 전개하고 있습니다. 강인 제어는 시스템의 파라미터 불확실성, 외란, 비선형성 등 다양한 환경 변화에도 안정성과 성능을 보장하는 제어기 설계 기법입니다. 연구실에서는 Takagi-Sugeno 퍼지 모델을 활용하여 비선형 시스템의 강인 정적 및 동적 출력궤환 제어, 분산 제어, 그리고 다중 에이전트 시스템의 합의 제어 등 다양한 주제를 다루고 있습니다.
고장진단 시스템 연구는 센서 및 액추에이터의 고장 발생 시 이를 신속하게 탐지하고, 시스템의 안전성과 신뢰성을 유지하는 데 중점을 두고 있습니다. 퍼지 관측기 기반의 고장진단 알고리즘, H-/H-infinity 성능을 보장하는 고장 검출 및 분리 기법, 그리고 대규모 시스템 및 네트워크 제어 시스템에서의 분산형 고장진단 방법론 등이 주요 연구 주제입니다. 이러한 기술들은 실제 산업 현장, 예를 들어 무인잠수정, 자율주행로봇, 전력계통 등에서의 실시간 고장 대응에 적용되고 있습니다.
연구실은 이론적 분석뿐만 아니라 수치적 시뮬레이션, 실험적 검증을 통해 제안된 방법론의 실효성을 입증하고 있습니다. 또한, 다양한 국내외 연구과제와 산학협력을 통해 실제 시스템에 적용 가능한 고장진단 및 강인 제어 솔루션을 개발하고 있습니다.
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Positivity and separation principle for observer-based output-feedback disturbance attenuation of uncertain discrete-time fuzzy models with immeasurable premise variables
이호재
JOURNAL OF THE FRANKLIN INSTITUTE-ENGINEERING AND APPLIED MATHEMATICS, 2023
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Robust observer-based output-feedback control for epidemic models: Positive fuzzy model and separation principle approach
이호재
APPLIED SOFT COMPUTING, 2023
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Robust static output-feedback vaccination policy design for an uncertain SIR epidemic model with disturbances: Positive Takagi-Sugeno model approach
이호재
BIOMEDICAL SIGNAL PROCESSING AND CONTROL, 2022
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로봇 매니퓰레이터의 효율적 샘플치제어 요소기술 개발 용역
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[Ezbaro] 수직이착륙 재사용 우주발사체의 제어전략: 전(全)단계 관점
