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在此研究領域中主要在探討利用低階(low-order)/固定結構(fixed-structure)控制器來從事 最佳及強健控制系統之設計。在[1]中，透過針對具不確定性之區間系統(interval plants)發展以模型匹配(model matching)為目的之低保守性 H∞ 低階控制器設計法則，建立更廣義的設計架構，並將其應用在伺服馬達之速度控制上，以抑制負載變動下之干擾，增進系統強健性能。
研究成果論文：
1. Y. W. Tu and M. T. Ho, “Robust Second-Order Controller Synthesis for Model Matching ofInterval Plants and Its Application to Servo Motor Control,” IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol. 20, No. 2, pp. 530-537, 2012. (NSC 96-2221-E-006-301) (SCI, EI)
在此研究領域中採雙運算核心的方式來實現強健即時視覺伺服系統，分別以可程式邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Array, FPGA) 單元來實現定點運算、高資料量，高運算能力需求的影像處理演算法，達到嚴苛之即時要求，以數位訊號處理器(Digital Signal Processor, DSP)來實現強健控制器，以應付視覺回授資料常受外界環境背景易動、光源變化及影像量化誤差的影響而夾帶有噪音雜訊。最後成果已成功地應用在影像倒單擺系統[2]、影像球板系統追蹤控制[3]與影像球與球系統[4]。
研究成果論文：
2. Y. W. Tu and M. T. Ho, “Design and Implementation of Robust Visual Servoing Control of an Inverted Pendulum with an FPGA-based Image Co-processor,” Mechatronics, pp. 1170-1182, Oct. 2011. (NSC 95-2221-E-006-360) (SCI, EI)
3. M. T. Ho, Y. Rizal, and L. M. Chu “Visual Servoing Tracking Control of a Ball and Plate System: Design, Implementation and Experimental Validation,” International Journal of Advanced Robotic Systems, Vol. 10, pp. 1-16, Apr. 2013. (SCI, EI)
4. M. T. Ho, Y. Rizal, and W. S. Cheng, “Stabilization of a Vision-based Ball-on-Sphere System,” Proceedings of 2013 IEEE Multi-Conference on Systems and Control, Hyderabad, India, pp. 929-934, 2013. (NSC 98-2221-E-006-191)
欠致動性控制系統的研究主要是基於許多實際應用上之需求，例如：船舶、水下潛航器、火箭、飛船及機械人的行走動作等，皆是欠致動性的系統。在此研究領域吾人已建構了多項可供教育及研究用途之欠致動性、不穩定且非線性機電系統機構[5-7]且分別利用順滑模態控制(sliding mode control)或回授線性化(feedback linearization)等方法設計穩定化控制器。
研究成果論文：
5. S. T. Kao, W. J. Chiou, and M. T. Ho, “Balancing of a Spherical Inverted Pendulum with an Omni-directional Mobile Robot,” Proceedings of 2013 IEEE Multi-Conference on Systems and Control, Hyderabad, India, pp. 760-765, Aug. 2013. (NSC 100-2221-E-006-054)
6. M. T. Ho, Y. Rizal, and W. S. Cheng, “Stabilization of a Vision-based Ball-on-Sphere System,” Proceedings of 2013 IEEE Multi-Conference on Systems and Control, Hyderabad, India, pp. 929-934, Aug. 2013. (NSC 98-2221-E-006-191)
7. M. T. Ho, Y. Rizal, and L. M. Chu, “Visual Servoing Tracking Control of a Ball and Plate System: Design, Implementation and Experimental Validation,” International Journal of Advanced Robotic Systems, Vol. 10, pp. 1-16, 2013. (SCI, EI)
在此研究領域中以數位信號處理器晶片與PC104結合Linux-RTAI為嵌入式控制系統之核心，從設計概念的形成到控制系統實現與驗證等步驟，將這些互相獨立的設計流程及設計開發軟、硬體工具做系統化的整合，並應用於多個產學合作案與實務應用上，用以從事：(1)高精度之線性馬達驅動器硬體與軟體的研發；(2) 高性能射出成型機控制器開發；(3)探空火箭航電系統的實現[8]。此研究成果在產業界上，可提供快速原型化的平台，加速嵌入式控制系統的設計週期，以因應瞬息萬變的市場需求，可望提昇產品的競爭力。
研究成果論文：
8. S. T. Kao, C. C. Cheng, M. T. Ho, H. C. Chang, T. L. Chen, H. P. Lin, “A Distributed Avionics System for Hybrid Sounding Rockets,” Proceedings of The 29th International Symposium on Space Technology and Science, Nogoya-Aichi, Japan, 2013. (NSC100-2627-E-009-001) (NSC101-2627-E-009-001) (NSC102-2627-E-009-001)
在全向輪(omnidirectional wheel)移動機器人的控制系統設計與實現上， [9]以全向輪移動機器人搭載一具旋轉型倒單擺，以順滑模態控制設計平衡控制器，成功地在實驗平台上平衡單擺直立不倒。有關全向輪移動機器人的研究成果影片可參訪下列網址：全向輪移動機器人。在單輪式機器人(unicycle robot)的控制系統設計與實現上，建構了一具實驗平台並以順滑模態控制設計平衡與追蹤控制器[10]，成功地達到平衡與點對點的路徑追隨，有關單輪式機器人的研究成果影片可參訪下列網址：單輪式機器人。
研究成果論文：
9. S. T. Kao, W. J. Chiou, and M. T. Ho, “Balancing of a Spherical Inverted Pendulum with an Omni-directional Mobile Robot,” Proceedings of 2013 IEEE Multi-Conference on Systems and Control, Hyderabad, India, pp. 760-765, Aug. 2013. (NSC 100-2221-E-006-054)
10. M. T. Ho, Y. Rizal, and Y. L. Chen, “Balance Control of a Unicycle Robot,” Proceedings of 2014 IEEE 23rd International Symposium on Industrial Electronics, pp. 1186-1191, 2014. (NSC 101-2221-E-006-189)
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