На кафедре АСУ научно-исследовательская работа (НИР) всегда была и есть ведущим направлением ее деятельности.
Первым и, в последующие годы, основным заказчиком НИР являлось Конструкторское бюро электроприборостроения (ныне Хартрон), руководство которого было инициатором создания кафедры в 1964 году. Молодой и в то время еще немногочисленный коллектив кафедры под руководством профессора А. В. Дабагяна сумел показать себя высококвалифицированным и надежным партнером в решении новых, сложных научно-технических задач, связанных с созданием систем управления техническими объектами, эксплуатируемыми на земле и в космосе. Эти несомненные успехи не остались без внимания научно-технической общественности и руководителей крупных НИИ, КБ и заводов не только Харькова, но и других городов в то время большой и амбициозной страны.
НИР на кафедре проводятся уже на основе хозяйственных договоров со многими организациями — Турбинный завод (г. Харьков), Завод им. Малышева (г. Харьков), Институт кибернетики (г. Киев), организация «Агат» (г. Москва), Государственный НИИ гражданской авиации (г. Москва) и др., деятельность которых создавала основу для научно-технического прогресса в таких направлениях как управление движущимися объектами; медицинская кибернетика и распознавание образов; астронавигационные исследования и создание аэрокосмических тренажеров; управление развитием технических средств гражданской авиации; программно-целевое планирование и управление; автоматизированные системы управления технико-экономическими объектами.
Результаты НИР во всех указанных направлениях активно обсуждались на семинаре «Управление сложными технико-экономическими системами» Харьковской секции научного совета Академии наук Украины по проблеме «Кибернетика».
Увеличение числа договоров и объемов их финансирования позволяли расширять научно-исследовательский сектор кафедры и модернизировать ее материально-техническую базу. Благодаря этому кафедра и в институте, и среди аналогичных кафедр других вузов (ХАИ, МАИ, МВТУ и др.) всегда относилась к числу ведущих, привлекая к себе молодых и способных людей, которые после окончания школы ставили перед собой высокие цели.
С конца 80-х и до середины 90-х годов прошлого века на кафедре, как и во всех сферах деятельности, наблюдался значительный спад НИР, выполняемых по заказам организации.
Период с середины 90-х годов и по настоящее время можно охарактеризовать как период нового подъема НИР. Он связан, прежде всего, с разработками интеллектуальной основы новых информационных технологий, реализующих принцип системного подхода при исследовании сложных объектов и процессов различного назначения. Разработки проводятся по заказу Министерства образования и науки Украины в рамках приоритетного направления развития науки и техники «Перспективные информационные технологии, системы комплексной автоматизации и связи», а также по заказам отдельных организаций — Харьковского государственного приборостроительного предприятия им. Т. Г. Шевченко, КБ Промавтоматика (г. Харьков), ООО «АСУГазсервис», Газопромыслового управления «Харьковгаздобыча», фирмы UNiQUARE (г. Клагенфурт, Австрия) и др.
Характерной особенностью современного этапа проведения НИР является более широкий круг зарубежных партнеров, с которыми ученые и студенты кафедры взаимодействуют при выполнении исследований. Кафедра имеет устойчивые научные связи с учеными университета г. Клагенфурта (Австрия), Ирландского института менеджмента, Технических университетов Магдебурга и Гамбурга (Германия) и др. Достаточно сказать, что десятки студентов старших курсов, большая часть аспирантов и молодых преподавателей кафедры проходили стажировку в зарубежных вузах. Ученые кафедры совместно с учеными Университета г. Клагенфурт (Австрия) стали инициаторами проведения в 2001 и 2003 годах Международной конференции по проблемам разработки информационных технологий и их использования.
На протяжении всего существования кафедры научные исследования являлись тем направлением ее деятельности, на основе которого решались такие проблемы как подготовка кадров высшей квалификации — кандидатов и докторов наук; создание новых и совершенствование существующих курсов специальных дисциплин; формирование заданий для оригинальных курсовых и дипломных работ; модернизации материально-технической базы.
С 1964 года на кафедре защищено 45 кандидатских диссертаций, а 11 ее бывших выпускников, аспирантов и преподавателей защитили докторские диссертации.
Результаты НИР отражены в 19 монографиях, учебниках, учебных пособиях и более чем 1500 научных статьях.
В настоящее время на кафедре 11 аспирантов и 2 докторанта, которые готовят к защите диссертации в соответствующем специализированном совете. Пять выпускников кафедры работают по программам докторских диссертации в университетах Германии и США. Все это позволяет надеяться на новые результаты и достижения в научных исследованиях на кафедре АСУ.