The work presented in this paper regards the improvement of a housekeeping system for data acquisition of a suborbital vehicle (VIRIATO rocket or launcher). The specifications regarding the vehicle are presented and hardware is chosen accordingly, considering commercial off-the-shelf components. Mechanical and thermal simulations are performed regarding the designed system and a physical prototype is manufactured, assembled and programmed. Functional and field test results resorting to unmanned aerial vehicles, as well as the system’s integration within VIRIATO project’s mock-up vehicle, are presented. These tests demonstrate the viability of this system as an independent data acquisition system, and simulation results show that commercial off-the-shelf components have the capability of surviving expected launch environments.

Os motores de combustão interna são cada vez mais eficientes. Estes apresentam cada vez melhores rendimentos, recorrendo a um menor consumo de combustível e inferiores emissões de poluentes. Isto deve-se em grande parte à introdução do controlo eletrónico de motores e à constante evolução dos mesmos juntamente com outras tecnologias aplicadas. No entanto, a evolução tecnológica tem sido acompanhada por um aumento das necessidades tanto do ponto de vista do condutor como do próprio veículo implicando o aumento dramático dos sistemas eletrónicos auxiliares implementados assim como a interação entre os mesmos. Para combater estas necessidades os construtores têm inevitavelmente recorrido à utilização de sistemas distribuídos de controlo eletrónico. Com base na revisão bibliográfica realizada procedeu-se à conceção e desenvolvido de um sistema de gestão eletrónico de motores recorrendo ao conceito de controlo distribuído. Neste âmbito foram implementados diferentes módulos de controlo cada um com tarefas e características próprias, nomeadamente o módulo de sensores, módulo de atuadores, módulo de motor e módulo de cálculo. Para cada um deles foi desenvolvido o hardware, firmware e funções específicas de controlo. No sentido de possuir maior flexibilidade e adaptabilidade de controlo, assim como realizar a afinação do motor, foi desenvolvido um software de calibração e visualização dos diversos parâmetros relativos ao sistema. Posteriormente, foi contruído um protótipo da arquitetura desenvolvida com vista à aplicação em um motor Otto Ford 2.0i de injeção indireta sequencial com ignição agrupada. Neste contexto foi realizada uma calibração do motor em banco de potência, nomeadamente afinação dos mapas de combustível e ignição assim como a caracterização dos principais sensores e atuadores. Foram realizados um conjunto de testes e análise dos resultados no sentido de garantir o correto funcionamento do motor, verificar a efetividade do algoritmo de controlo aplicado, fiabilidade dos diversos módulos desenvolvidos, assim como validação da arquitetura implementada.

A crescente conectividade nos veículos e infraestruturas industriais tem aumentado a exposição de protocolos antigos, como o CAN e o MODBUS, a uma superfície de ataque mais ampla e sofisticada. A literatura tem destacado de forma consistente a necessidade de desenvolver sistemas de deteção de intrusões capazes de identificar de forma automática estes ataques, dada a ausência de mecanismos de segurança nativos nestes protocolos. Contudo, a deteção eficaz continua a ser desafiante devido ao acentuado desequilíbrio de classes, à sobreposição de assinaturas entre ataques e tráfego normal e à dificuldade em manter um desempenho estável em condições operacionais realistas. Este trabalho aborda estas lacunas através de um estudo experimental dividido em três fases: a Fase I avalia a deteção de intrusões multi-classe para tráfego CAN, a Fase II avalia a deteção multi-classe para tráfego MODBUS e a Fase III consolida ambos os domínios num enquadramento unificado e transversal, validando o seu desempenho num cenário orientado para processamento em streaming. Utilizando os datasets CICIoV2024 e ICS-Flow, avaliamos vários classificadores de machine learning, nomeadamente Random Forest, Extra Trees, XGBoost, AdaBoost, Logistic Regression, Artificial Neural Networks e Deep Neural Networks. Todos os classificadores são otimizados com Optuna e preservam o desequilíbrio dos dados, mantendo a distribuição original dos mesmos. Os resultados, já publicados, das Fases I e II mostram que, para o CAN, a deteção de intrusões multi-classe está virtualmente resolvida, com ensembles baseados em árvores e DNN a atingir desempenhos quase perfeitos. Em contraste, o protocolo MODBUS continua a apresentar desafios: os ensembles mantêm a liderança e detetam quase perfeitamente o tráfego Normal e DDoS, mas classes como IP-Scan e Replay são mais difíceis de distinguir. Com base nestas conclusões, a Fase III propõe o Legacy-IDS, uma toolkit unificada para pré-processamento, otimização, treino, avaliação e inferência em streaming para ambos os protocolos, complementado por um CAN-BUS Dataset Converter que normaliza registos CAN heterogéneos para um formato compatível com o Legacy-IDS.

Este documento trata da especificação de uma arquitetura aberta para controle de robôs manipuladores. A arquitetura é implementada utilizando o framework do projeto OROCOS, ambiente que já foi utilizado com sucesso em alguns sistemas de controle de robôs. Esta arquitetura é especificada para um robô manipulador genérico de N juntas, definindo componentes que abstraem o hardware dos robôs. A arquitetura é implementada com três tipos de controladores diferentes: PID independente por junta, controlador de torque calculado e controlador com feedforward. A sua validação é feita através da sua implementação em um robô real. Para isso é utilizada uma placa de acionamento, utilizando o barramento CAN devido ao seu determinismo e a sua taxa de comunicação. Também é necessário a utilização do modelo dinâmico do robô para as estratégias de controle de torque calculado e com feedforward. A obtenção de tal modelo é feita neste trabalho de forma analítica, e a seguir os parâmetros são identificados usando o sistema proposto.

The work presented in this paper regards the improvement of a housekeeping system for data acquisition of a suborbital vehicle (VIRIATO rocket or launcher). The specifications regarding the vehicle are presented and hardware is chosen accordingly, considering commercial off-the-shelf components. Mechanical and thermal simulations are performed regarding the designed system and a physical prototype is manufactured, assembled and programmed. Functional and field test results resorting to unmanned aerial vehicles, as well as the system’s integration within VIRIATO project’s mock-up vehicle, are presented. These tests demonstrate the viability of this system as an independent data acquisition system, and simulation results show that commercial off-the-shelf components have the capability of surviving expected launch environments.

This paper presents the initial developments of new hardware devices targeted for CAN (Controller Area Network) bus communications in forest machines. CAN bus is a widely used protocol for communications in the automobile area. It is also applied in industrial vehicles and machines due to its robustness, simplicity, and operating flexibility. It is ideal for forestry machinery producers who need to couple their equipment to a machine that allows the transportation industry to recognize the importance of standardizing communications between tools and machines. One of the problems that producers sometimes face is a lack of flexibility in commercialized hardware modules; for example, in interfaces for sensors and actuators that guarantee scalability depending on the new functionalities required. The hardware device presented in this work is designed to overcome these limitations and provide the flexibility to standardize communications while allowing scalability in the development of new products and features. The work is being developed within the scope of the research project “SMARTCUT—Remote Diagnosis, Maintenance and Simulators for Operation Training and Maintenance of Forest Machines”, to incorporate innovative technologies in forest machines produced by the CUTPLANT S.A. It consists of an experimental system based on the PIC18F26K83 microcontroller to form a CAN node to transmit and receive digital and analog messages via CAN bus, tested and validated by the communication between different nodes. The main contribution of the paper focuses on the presentation of the development of new CAN bus electronic control units designed to enable remote communication between sensors and actuators, and the main controller of forest machines.