이대원 연구실은 무인항공기, 특히 쿼드로터 UAV의 영상기반 유도 및 제어 기술을 중점적으로 연구합니다. 영상기반 서보잉(Image-Based Visual Servoing, IBVS)은 카메라로부터 획득한 영상 정보를 활용하여 무인항공기의 위치와 자세를 정밀하게 제어하는 첨단 기술입니다. 이러한 기술은 복잡한 환경에서의 자율 비행, 목표물 추적, 장애물 회피 등 다양한 응용 분야에 필수적입니다. 연구실에서는 IBVS와 적응형 슬라이딩 모드 제어(Adaptive Sliding Mode Control)를 결합하여, 쿼드로터와 같은 언더액추에이티드 시스템의 동적 특성을 효과적으로 제어하는 방법을 개발하였습니다. 이 방법은 센서 노이즈, 파라미터 불확실성, 모터 진동 등 실제 환경에서 발생할 수 있는 다양한 문제에 대해 높은 강인성과 안정성을 보장합니다. 또한, 가상 피처(Virtual Feature) 개념을 도입하여 롤과 피치 채널을 분리 제어함으로써, 깊이 정보 추정의 정확성을 높이고 제어 알고리즘의 단순화 및 성능 향상을 달성하였습니다. 이러한 연구 결과는 수치 시뮬레이션, 하드웨어 인 더 루프(Hardware-in-the-Loop) 시뮬레이션, 실제 실험을 통해 검증되었으며, 영상 피처의 손실을 최소화하고 목표 위치로의 정확한 유도를 실현하였습니다. 본 연구실의 기술은 향후 자율 무인항공기의 실용화 및 다양한 산업 분야에서의 활용 가능성을 크게 높이고 있습니다.

이대원 연구실은 무인항공기와 같은 복잡한 동적 시스템의 안정적 운용을 위해 다양한 적응형 및 비선형 제어기법을 연구하고 있습니다. 피드백 선형화(Feedback Linearization)와 적응형 슬라이딩 모드 제어(Adaptive Sliding Mode Control) 등 두 가지 주요 비선형 제어 방식을 비교·분석하여, 실제 환경에서의 센서 노이즈와 모델 불확실성에 강인한 제어기를 개발하는 데 주력하고 있습니다. 특히, 적응형 슬라이딩 모드 제어는 입력 증강(Input Augmentation) 기법을 통해 언더액추에이티드 시스템의 제약 조건을 극복하고, 센서 노이즈 및 환경 변화에 효과적으로 대응할 수 있도록 설계되었습니다. 이러한 제어기는 대규모 입력 신호 없이도 시스템의 안정성을 유지하며, 지상 효과(Ground Effect)와 같은 예측 불가능한 외란을 실시간으로 추정 및 보상할 수 있습니다. 이 연구는 다양한 국제 저널 및 학회에서 발표되었으며, 실제 쿼드로터 헬리콥터와 같은 무인항공기 시스템에 적용되어 그 우수성이 입증되었습니다. 앞으로도 본 연구실은 더욱 정교하고 신뢰성 높은 제어기법을 개발하여, 무인항공기 및 로봇 시스템의 자율성과 안전성을 한층 더 향상시키는 데 기여할 것입니다.