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Neste trabalho, será investigado o uso de um algoritmo de otimização não linear para a síntese de sistemas de controle PI com desacoplador, considerando múltiplos objetivos de controle, para ser aplicado à sistemas multivariáveis não quadrados com múltiplos atrasos de tempo. A principal estratégia da metodologia de projeto considerada é considerar como uma das funções objetivo do problema de otimização a aproximação de um modelo de referência em malha fechada que garante as especificações das respostas transitórias das múltiplas malhas de controle como também o desacoplamento entre as mesmas. Adicionalmente podem ser incluídas, de acordo com o problema sendo tratado, outras funções objetivo relativas ao esforço de controle, rejeição de perturbações e/ou atenuação de ruídos de medição. É adotado neste trabalho o algoritmo Evolução Diferencial para a solução do problema de otimização não linear multi-objetivo. Será demonstrado, através de exemplos, que a metodologia proposta de síntese de controladores PI com desacoplador para sistemas multivariáveis não quadrados pode apresentar melhores resultados que outros métodos já publicados para lidar com mesmo tipo de problema.