A oscilação em malhas de controle é um problema frequente na indústria, atingindo cerca de 30% das malhas, entre as causas, o agarramento em válvulas de controle possui maior incidência. O agarramento é a resistência ao movimento da haste da válvula devido à presença de atrito estático, a combinação desse fator com a utilização de controladores com ação integral causa o ciclo limite no processo, onde a oscilação é mantida até que alguma ação seja tomada. A literatura apresenta diversos métodos para a detecção do agarramento, apesar disso, não existe método aplicável a qualquer tipo de processo que apresente resultado preciso, um dos principais problemas para a aplicação das técnicas é a presença de referência variável no sinal a ser analisado. A referência variável é uma característica comum dentro de processos industriais, principalmente para processos controlados por malha cascata ou que apresentam distúrbios externos. Para a identificação nesses casos, duas alternativas podem ser seguidas: criação de nova metodologia para a identificação do agarramento para sinais com referência variável ou a adaptação das técnicas existentes de modo que essas sejam aplicáveis a esse tipo de sinal, neste trabalho, as duas alternativas foram consideradas. Primeiramente, duas novas técnicas baseadas na forma do sinal foram criadas, a primeira diferencia o sinal pela inclinação dos picos e a segunda pela distribuição dos dados. Posteriormente, foi considerada a adaptação de quatro métodos de detecção já consolidados pela literatura e por suas aplicações industriais. A adaptação dos métodos é basicamente feita através do pré-processamento dos sinais de modo que esses sejam corretamente tratados antes da aplicação das técnicas de detecção. As duas alternativas foram aplicadas a dados simulados e industriais, comprovando a eficiente para a detecção em sinais com referência variável. / Oscillation in control loops is a frequent problem in industrial processes, reaching about 30% of the control loops, among the causes, stiction in control valves have the higher incidence. Stiction is the resistance to movement in the valve stem due to the presence of static friction, the combination of this factor with the use of controller with integral action induces the limit cycle, where the oscillation is sustained until some control action is taken. The literature presents several methods for stiction detecting. However, there is no universal method applicable for all process that produces accurate results. The main problems for the application of the techniques are the presence of variable reference in the signal to be analyzed. The reference variable is a common feature in industrial processes, especially for processes controlled by cascade loop or submitted to external disturbances. For stiction identification in these cases, two choices can be followed: a creation of a new methodology for the identification of stiction for signals with variable reference or the modification of existing techniques so that they could be applied to this type of signal. In this work, the two alternatives were considered. First, two new techniques based on the signal form were created, the first differentiates the signal by the slope of the peaks and the second by data segmentation. Later the adaptation of four detection methods already established in the literature and by its industry applications was considered. The adaptation is done by preprocessing the signals so that they are properly treated before application. The two alternatives were applied to simulated and industrial data, proving to be effective for the stiction detection of signals with variable references.

A variabilidade é um problema presente na maioria das malhas de controle de processos industriais, trazendo prejuízo ao causar perda de produtividade e utilização excessiva de matéria prima e energia. Muitas vezes ela é causada pela presença do atrito em válvulas de controle, os atuadores mais usados em processos industriais. Há uma série de métodos propostos para diagnosticar as perturbações causadas pelo atrito nas válvulas, classificados em intrusivos e não-intrusivos. Neste trabalho, foram estudados dois métodos intrusivos. Eles foram aplicados de maneira automática em simulações computacionais, que foram realizadas em um sistema híbrido de teste (HIL) de uma planta de vazão, com dois níveis de atrito da válvula, e também em um ambiente inteiramente simulado, visando analisar o desempenho dos dois métodos. Os resultados obtidos com ambos os métodos foram satisfatórios, muito embora um dos métodos tenha confundido os efeitos gerados pelo atrito com os produzidos por má sintonia do controlador da malha. / The variability is a problem present on the most of control loops in industrial processes. It causes losses in plant productivity and in material and energy usage. Many times it is caused by the presence of friction in control valves, the most used actuator in industrial processes. There are many methods proposed to diagnose the disturbances caused by control valve friction, which are classified in intrusive and non-intrusive. In this work, two intrusive methods are studied. They were applied automatically by computer simulations that were performed in a hybrid test system (HIL) of a flow plant, with two valve friction levels. Additionally they were applied in a completely simulated environment, aiming at analyzing the performance of both methods. The results with the two methods were satisfactory, although one of the methods has not separated the effects generated by the friction from the ones produced by a bad tuning of the loop controller.

A oscilação em malhas de controle é um problema frequente na indústria, atingindo cerca de 30% das malhas, entre as causas, o agarramento em válvulas de controle possui maior incidência. O agarramento é a resistência ao movimento da haste da válvula devido à presença de atrito estático, a combinação desse fator com a utilização de controladores com ação integral causa o ciclo limite no processo, onde a oscilação é mantida até que alguma ação seja tomada. A literatura apresenta diversos métodos para a detecção do agarramento, apesar disso, não existe método aplicável a qualquer tipo de processo que apresente resultado preciso, um dos principais problemas para a aplicação das técnicas é a presença de referência variável no sinal a ser analisado. A referência variável é uma característica comum dentro de processos industriais, principalmente para processos controlados por malha cascata ou que apresentam distúrbios externos. Para a identificação nesses casos, duas alternativas podem ser seguidas: criação de nova metodologia para a identificação do agarramento para sinais com referência variável ou a adaptação das técnicas existentes de modo que essas sejam aplicáveis a esse tipo de sinal, neste trabalho, as duas alternativas foram consideradas. Primeiramente, duas novas técnicas baseadas na forma do sinal foram criadas, a primeira diferencia o sinal pela inclinação dos picos e a segunda pela distribuição dos dados. Posteriormente, foi considerada a adaptação de quatro métodos de detecção já consolidados pela literatura e por suas aplicações industriais. A adaptação dos métodos é basicamente feita através do pré-processamento dos sinais de modo que esses sejam corretamente tratados antes da aplicação das técnicas de detecção. As duas alternativas foram aplicadas a dados simulados e industriais, comprovando a eficiente para a detecção em sinais com referência variável. / Oscillation in control loops is a frequent problem in industrial processes, reaching about 30% of the control loops, among the causes, stiction in control valves have the higher incidence. Stiction is the resistance to movement in the valve stem due to the presence of static friction, the combination of this factor with the use of controller with integral action induces the limit cycle, where the oscillation is sustained until some control action is taken. The literature presents several methods for stiction detecting. However, there is no universal method applicable for all process that produces accurate results. The main problems for the application of the techniques are the presence of variable reference in the signal to be analyzed. The reference variable is a common feature in industrial processes, especially for processes controlled by cascade loop or submitted to external disturbances. For stiction identification in these cases, two choices can be followed: a creation of a new methodology for the identification of stiction for signals with variable reference or the modification of existing techniques so that they could be applied to this type of signal. In this work, the two alternatives were considered. First, two new techniques based on the signal form were created, the first differentiates the signal by the slope of the peaks and the second by data segmentation. Later the adaptation of four detection methods already established in the literature and by its industry applications was considered. The adaptation is done by preprocessing the signals so that they are properly treated before application. The two alternatives were applied to simulated and industrial data, proving to be effective for the stiction detection of signals with variable references.

A oscilação em malhas de controle é um problema frequente na indústria, atingindo cerca de 30% das malhas, entre as causas, o agarramento em válvulas de controle possui maior incidência. O agarramento é a resistência ao movimento da haste da válvula devido à presença de atrito estático, a combinação desse fator com a utilização de controladores com ação integral causa o ciclo limite no processo, onde a oscilação é mantida até que alguma ação seja tomada. A literatura apresenta diversos métodos para a detecção do agarramento, apesar disso, não existe método aplicável a qualquer tipo de processo que apresente resultado preciso, um dos principais problemas para a aplicação das técnicas é a presença de referência variável no sinal a ser analisado. A referência variável é uma característica comum dentro de processos industriais, principalmente para processos controlados por malha cascata ou que apresentam distúrbios externos. Para a identificação nesses casos, duas alternativas podem ser seguidas: criação de nova metodologia para a identificação do agarramento para sinais com referência variável ou a adaptação das técnicas existentes de modo que essas sejam aplicáveis a esse tipo de sinal, neste trabalho, as duas alternativas foram consideradas. Primeiramente, duas novas técnicas baseadas na forma do sinal foram criadas, a primeira diferencia o sinal pela inclinação dos picos e a segunda pela distribuição dos dados. Posteriormente, foi considerada a adaptação de quatro métodos de detecção já consolidados pela literatura e por suas aplicações industriais. A adaptação dos métodos é basicamente feita através do pré-processamento dos sinais de modo que esses sejam corretamente tratados antes da aplicação das técnicas de detecção. As duas alternativas foram aplicadas a dados simulados e industriais, comprovando a eficiente para a detecção em sinais com referência variável. / Oscillation in control loops is a frequent problem in industrial processes, reaching about 30% of the control loops, among the causes, stiction in control valves have the higher incidence. Stiction is the resistance to movement in the valve stem due to the presence of static friction, the combination of this factor with the use of controller with integral action induces the limit cycle, where the oscillation is sustained until some control action is taken. The literature presents several methods for stiction detecting. However, there is no universal method applicable for all process that produces accurate results. The main problems for the application of the techniques are the presence of variable reference in the signal to be analyzed. The reference variable is a common feature in industrial processes, especially for processes controlled by cascade loop or submitted to external disturbances. For stiction identification in these cases, two choices can be followed: a creation of a new methodology for the identification of stiction for signals with variable reference or the modification of existing techniques so that they could be applied to this type of signal. In this work, the two alternatives were considered. First, two new techniques based on the signal form were created, the first differentiates the signal by the slope of the peaks and the second by data segmentation. Later the adaptation of four detection methods already established in the literature and by its industry applications was considered. The adaptation is done by preprocessing the signals so that they are properly treated before application. The two alternatives were applied to simulated and industrial data, proving to be effective for the stiction detection of signals with variable references.

Actuator saturation is ubiquitous in physical plants. In closed-loop systems limits imposed on the actuators may result in degraded performance of the control law and, ultimately, instability of the system. When other non-linearities, such as deadzone, backlash or stiction, are also present in a system’s input, the analysis and design procedures become more involved. The core of this thesis is a new structure based on the right inverse approach for deadzone and backlash, which is extended to linear plants that exhibit a combination of saturation and either deadzone, backlash or stiction, in the actuator. It is shown that, for this type of system, the inclusion of the right inverse nonlinearity results in the linear plant being subject to a new input saturation. Then, one can design standard controllers such as anti-windup or input constrained MPC around this saturation. This simplifies the analysis and design processes, in spite of the presence of complex nonlinearities. The results for deadzone and backlash are extended to stiction by proposing an approximate stiction nonlinearity, and then introducing a right inverse to this approximation. It is demonstrated that the systems studied can be compensated by a standard input constrained MPC which can be solved by a convex quadratic program. Additionally, a simple anti-windup structure is used to demonstrate the applicability of the proposed structure using existing control strategies.

Casimir force is a cause of stiction (adhesion) between metal surfaces in Micro-Electro Mechanical Systems (MEMS). Casimir Force depends strongly on the separation of the two surfaces and the contact area. This thesis reviews the theory and prior experimental demonstrations of the Casimir force. Then the Casimir attractive force is calculated for a particular MEMS cantilever device, in which the metal cantilever tip is required to repeatedly touch and release from a metal tip pad on the substrate surface in response to a periodic driving electrostatic force. The elastic force due to the bending of the cantilever support arms is also a consideration in the device operation. The three forces are calculated analytically and compared as a function of cantilever tip height. Calculation of the electrostatic force uses coefficients of capacitance and electrostatic induction determined numerically by the finite element method, including the effect of permittivity for the structural oxide. A condition on the tip area to allow electrostatic release of the tip from the surface against Casimir sticking and elastic restoring forces is established.

Interfacial adhesion and friction are significant factors in determining the reliability of small-scale mechanical devices such as with MEMS and the computer head/disk interface (HDI). As the interface spacing becomes smaller, operational failure via stiction has become a growing concern in these systems. Fundamentally, interface failure is related to mechanical instability of the interface caused by capillary effects. When liquid is present in a small-scale interface, large concave meniscus curvatures often develop at the liquid-vapor interface, leading to negative pressures in the liquid film and large tensile forces on the surfaces. When the elastic restoring force cannot balance the capillary force, the interface will lose its stability and collapse into intimate contact (jump-on). In addition, when the elastic bodies are then pulled away from contact, separation may occur suddenly and is related to another form of instability (jump-off). The jump-on and jump-off behaviors determine the strength of interfacial adhesion. In this study, the interaction between two elastic bodies coupled via a small liquid bridge was investigated. Geometries of two half-spaces and two sphere contact were considered. Stable equilibrium configurations were determined, and the mechanical stability of the interface was examined. Jump-on and jump-off conditions were given out. Then the theory was applied to study the approach and detachment processes of two elastic spheres in the presence of a liquid bridge. Critical values of the control variables at jump-on and jump-off were found. The pull-off force was calculated as a measure of interfacial adhesion. The results provide insight on some experimental data in the literature.

Na literatura há vários trabalhos elucidando a importância de ferramentas para auditar malhas de controle. Na indústria, o interesse por esse tipo de software é crescente, devido ao benefício trazido: garantir o exato desempenho para cada controlador significa atingir pontos de operação mais lucrativos. Todavia, as metodologias disponíveis na literatura e nas ferramentas comerciais não provêm medidas conclusivas das características da malha. Conseqüentemente, a análise muitas vezes é confusa e difícil, acarretando um diagnóstico difícil. Reduzir a distância entre a auditoria e o diagnóstico, propondo novas métricas para ajudar o engenheiro no gerenciamento de malhas é o foco central deste trabalho. A presente tese é segmentada em duas partes: auditoria e diagnóstico, dentro das quais se inserem as principais contribuições deste trabalho. A primeira contribuição deste trabalho é a proposição de uma metodologia para decompor o impacto da velocidade do controlador, tempo morto e ruído branco sobre a variância total da malha, auxiliando o engenheiro de processos a tomar uma ação: trocar os parâmetros de ajuste, aumentar a ordem do controlador, substituir o medidor, reduzir o tempo morto, entre outros. O método proposto requer apenas dados de operação normal e o tempo morto da malha, não sendo necessários testes intrusivos, sendo possível a aplicação industrial. O conjunto de métricas propostas foi aplicado em três casos de estudo, fornecendo resultados promissores. Dentro do campo de auditoria, se insere a segunda contribuição: a proposição de uma metodologia para estimação de parâmetros conclusivos (ou determinísticos) para avaliação da performance e robustez de controladores (Máxima Sensibilidade, razão entre o tempo de subida de malha aberta e fechada, razão entre o tempo de assentamento de malha aberta e fechada, entre outros), baseado em índices estocásticos (i.e. métricas que podem ser computadas em tempo real, sem testes intrusivos) e parâmetros da malha (tempo morto, constante de tempo). O modelo de inferência para desempenho e robustez, chamado PRIM, é proposto. Este modelo fornece uma clara indicação do real desempenho e robustez da malha, facilitando a análise e tornando o diagnóstico direto. Além disso, visando elucidar a vantagem dos índices determinísticos sobre os estocásticos, ambos serão aplicados a um conjunto de casos de estudo. A última contribuição no campo de auditoria está na estimação do potencial impacto econômico de cada malha, como ferramenta para hierarquizar sua manutenção. Considerando que uma típica planta química possui centenas ou milhares de malhas e que a maioria delas possui significativo potencial de melhora, a priorização da manutenção é essencial. O impacto econômico é baseado no conceito de Matriz de Variabilidade (VM), que é uma matriz que mostra o impacto da melhora da performance de um controlador sobre a variabilidade de toda a planta. A segunda parte deste trabalho aborda o diagnóstico de algumas avarias comuns em controladores. A primeira metodologia visa quantificar a banda de agarramento em válvulas de controle, que apresentam este fenômeno, através de um modelo de inferência chamado SIM. A metodologia proposta requer apenas dados de operação normal do controlador e planta. A contribuição final deste trabalho é um método simples para avaliação do modelo em controladores preditivos MPCs, baseado na Análise de Componentes Independentes (ICA). Esta análise é bastante útil para indicar os canais que possuem modelo pobre em relação à planta. O trabalho finaliza com as conclusões finais e os trabalhos futuros relativos a esta tese. / Many works available in the literature support the importance of control loop performance assessment (CLPA) tools. Industrially, there is an increasing interest in this area and the reason is trivial: ensuring the exact performance for each loop means allowing it to operate in a high profitable operating point. However, the available methodologies in commercial tools and literature do not provide clear and conclusive metrics of the actual loop performance. Consequently, the diagnostics is not easy, making the analysis sometimes difficult and confusing. The aim of this thesis is to reduce the gap between assessment and diagnostics by proposing a set of metrics to help the engineer in control loop performance management. The thesis is divided into two sections: Assessment and Diagnostic. The first contribution of this work is the proposition of a new methodology to decompose the impact of control loop performance, time delay, and white noise in the total control loop variance, helping the engineer to diagnose the loop performance problem and take the right action to achieve the desired product variability (by changing tuning parameters, changing controller type, replacing instrument, or changing the process, among others). The proposed method does not require any invasive tests, only control loop routine operating data and process time delay, allowing the industrial application of the proposed indices in real time. The methodology was applied in three case studies, providing very good results. The second contribution is propose a methodology to estimate conclusive indices (also called deterministic indices) to evaluate loop performance and robustness (maximal sensitivity, ratio between open and closed loop rise time, settling time, among others), based on stochastic indices (i.e. indices that can be computed using only normal operating data) and process parameters (time delay and time constant). A performance and robustness inferential model (PRIM) for loop assessment will be shown. The PRIM provides a clear picture of loop performance and robustness, making the analysis easier and the diagnostics straightforward. Moreover, this section highlights the limitation and drawbacks of stochastic metrics for CLPA. The last contribution of the Assessment section proposes a method to prioritize loop maintenance, based on the economic impact of each loop. Assuming that a typical process plant has hundreds or thousands of loops and most of them have significant impact over loop variability, prioritizing loop maintenance is essential. The economic impact is based on the concept of Variability Matrix (VM), which is an array that shows the impact of performance improvement of a given loop on the whole plant. The second section of this work is the Diagnostics of some controller problems. The first methodology aims to quantify the stickband in a sticky valve, using only normal operating data of controller output and process variable. An analogous inference model, called Stiction Inference Model (SIM), is proposed to estimate the stickband. In the final contribution, it is proposed a simple method to evaluate the Model Plant Mismatch (MPM) based on Independent Component Analysis (ICA). This analysis is very useful to point out the poor channels models in Model Predictive Controllers. The work ends with concluding remarks and further work.

Na literatura há vários trabalhos elucidando a importância de ferramentas para auditar malhas de controle. Na indústria, o interesse por esse tipo de software é crescente, devido ao benefício trazido: garantir o exato desempenho para cada controlador significa atingir pontos de operação mais lucrativos. Todavia, as metodologias disponíveis na literatura e nas ferramentas comerciais não provêm medidas conclusivas das características da malha. Conseqüentemente, a análise muitas vezes é confusa e difícil, acarretando um diagnóstico difícil. Reduzir a distância entre a auditoria e o diagnóstico, propondo novas métricas para ajudar o engenheiro no gerenciamento de malhas é o foco central deste trabalho. A presente tese é segmentada em duas partes: auditoria e diagnóstico, dentro das quais se inserem as principais contribuições deste trabalho. A primeira contribuição deste trabalho é a proposição de uma metodologia para decompor o impacto da velocidade do controlador, tempo morto e ruído branco sobre a variância total da malha, auxiliando o engenheiro de processos a tomar uma ação: trocar os parâmetros de ajuste, aumentar a ordem do controlador, substituir o medidor, reduzir o tempo morto, entre outros. O método proposto requer apenas dados de operação normal e o tempo morto da malha, não sendo necessários testes intrusivos, sendo possível a aplicação industrial. O conjunto de métricas propostas foi aplicado em três casos de estudo, fornecendo resultados promissores. Dentro do campo de auditoria, se insere a segunda contribuição: a proposição de uma metodologia para estimação de parâmetros conclusivos (ou determinísticos) para avaliação da performance e robustez de controladores (Máxima Sensibilidade, razão entre o tempo de subida de malha aberta e fechada, razão entre o tempo de assentamento de malha aberta e fechada, entre outros), baseado em índices estocásticos (i.e. métricas que podem ser computadas em tempo real, sem testes intrusivos) e parâmetros da malha (tempo morto, constante de tempo). O modelo de inferência para desempenho e robustez, chamado PRIM, é proposto. Este modelo fornece uma clara indicação do real desempenho e robustez da malha, facilitando a análise e tornando o diagnóstico direto. Além disso, visando elucidar a vantagem dos índices determinísticos sobre os estocásticos, ambos serão aplicados a um conjunto de casos de estudo. A última contribuição no campo de auditoria está na estimação do potencial impacto econômico de cada malha, como ferramenta para hierarquizar sua manutenção. Considerando que uma típica planta química possui centenas ou milhares de malhas e que a maioria delas possui significativo potencial de melhora, a priorização da manutenção é essencial. O impacto econômico é baseado no conceito de Matriz de Variabilidade (VM), que é uma matriz que mostra o impacto da melhora da performance de um controlador sobre a variabilidade de toda a planta. A segunda parte deste trabalho aborda o diagnóstico de algumas avarias comuns em controladores. A primeira metodologia visa quantificar a banda de agarramento em válvulas de controle, que apresentam este fenômeno, através de um modelo de inferência chamado SIM. A metodologia proposta requer apenas dados de operação normal do controlador e planta. A contribuição final deste trabalho é um método simples para avaliação do modelo em controladores preditivos MPCs, baseado na Análise de Componentes Independentes (ICA). Esta análise é bastante útil para indicar os canais que possuem modelo pobre em relação à planta. O trabalho finaliza com as conclusões finais e os trabalhos futuros relativos a esta tese. / Many works available in the literature support the importance of control loop performance assessment (CLPA) tools. Industrially, there is an increasing interest in this area and the reason is trivial: ensuring the exact performance for each loop means allowing it to operate in a high profitable operating point. However, the available methodologies in commercial tools and literature do not provide clear and conclusive metrics of the actual loop performance. Consequently, the diagnostics is not easy, making the analysis sometimes difficult and confusing. The aim of this thesis is to reduce the gap between assessment and diagnostics by proposing a set of metrics to help the engineer in control loop performance management. The thesis is divided into two sections: Assessment and Diagnostic. The first contribution of this work is the proposition of a new methodology to decompose the impact of control loop performance, time delay, and white noise in the total control loop variance, helping the engineer to diagnose the loop performance problem and take the right action to achieve the desired product variability (by changing tuning parameters, changing controller type, replacing instrument, or changing the process, among others). The proposed method does not require any invasive tests, only control loop routine operating data and process time delay, allowing the industrial application of the proposed indices in real time. The methodology was applied in three case studies, providing very good results. The second contribution is propose a methodology to estimate conclusive indices (also called deterministic indices) to evaluate loop performance and robustness (maximal sensitivity, ratio between open and closed loop rise time, settling time, among others), based on stochastic indices (i.e. indices that can be computed using only normal operating data) and process parameters (time delay and time constant). A performance and robustness inferential model (PRIM) for loop assessment will be shown. The PRIM provides a clear picture of loop performance and robustness, making the analysis easier and the diagnostics straightforward. Moreover, this section highlights the limitation and drawbacks of stochastic metrics for CLPA. The last contribution of the Assessment section proposes a method to prioritize loop maintenance, based on the economic impact of each loop. Assuming that a typical process plant has hundreds or thousands of loops and most of them have significant impact over loop variability, prioritizing loop maintenance is essential. The economic impact is based on the concept of Variability Matrix (VM), which is an array that shows the impact of performance improvement of a given loop on the whole plant. The second section of this work is the Diagnostics of some controller problems. The first methodology aims to quantify the stickband in a sticky valve, using only normal operating data of controller output and process variable. An analogous inference model, called Stiction Inference Model (SIM), is proposed to estimate the stickband. In the final contribution, it is proposed a simple method to evaluate the Model Plant Mismatch (MPM) based on Independent Component Analysis (ICA). This analysis is very useful to point out the poor channels models in Model Predictive Controllers. The work ends with concluding remarks and further work.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Control systems monitoring relates to ability to supervise the industrial plants operation, evaluating the controller performance by oscillation detection, disturbances, faults in sensors, valve stiction and diagnosing possible causes of problems that may degrade the productive capacity, managing alarms and providing possible strategies to act or even improve the eciency of operation. Control Process Monitoring (CPM) and Control Process Assessment (CPA) technologies are essential for maintaining the ecient during operation of industrial processes. This work presents a systematic method for monitoring of control systems in chemical industry, using a performance manager. This way it was investigated control systems using the performance index concept to quantify the degradation of controller's eciency, that is a tool to evaluate the behavior in industrial operation context. Performance index supplies the idea of as the control system is distant of best control idealized with same structure. Due the characteristics of reference behavior, that does not depend on the structure of control used, it can be evaluated controllers of several types and under several situations. This index was obtained by design of reference, using the factorization with interactor matrix generalized. Discover abnormalities in control systems is very important and complicated. In addition, was evaluated procedures subject to presence of oscillations, using an extension of the Karhunem-Loeve method and periodogramas. It was also evaluated, processes with valves stiction using the Yamashita method and faults in sensors and systems subjected to disturbances, using the principal components analysis (PCA) with T2 and Q statistics, with objective of detecting, isolating and diagnosing possible cause of control systems deterioration. / Monitorar sistemas de controle relaciona-se à capacidade de supervisionar de maneira ampla a operação de plantas industriais, avaliando o desempenho de controladores, detectando oscilações, perturbações, falhas em sensores, emperramento de válvulas de controle e diagnosticando as possíveis causas de problemas que possam degradar a capacidade produtiva, gerenciando alarmes e fornecendo possíveis estratégias de como atuar para manter, ou até mesmo, aprimorar a eficiência da operação. O monitoramento contínuo do desempenho de sistemas de controle (Control Process Monitoring - CPM) e a avaliação do desempenho de sistemas de controle (Control Process Assessment - CPA) são tecnologias essenciais para a manutenção da eficiência durante a operação de processos industriais. Neste contexto, este trabalho apresenta uma sistemática para o monitoramento de sistemas de controle na indústria química, através de um gerenciador de desempenho proposto. Desta forma foi investigado sistemas de controle utilizando o conceito de índice de desempenho para quantificar a degradação da eficiência do controlador, tratando-se de uma ferramenta para a sua avaliação durante a operação industrial. O índice de desempenho fornece a ideia do quanto o controle corrente do sistema esta distante do melhor controle idealizado com mesma estrutura. Devido as características do comportamento de referência, que independe da estrutura de controle utilizada, pode-se avaliar controladores de diversos tipos e sob varias situações. Este índice foi obtido através do projeto da referência, utilizando fatoração de modelos lineares através da matriz de interação generalizada. Descobrir anormalidades constitui-se uma tarefa muito importante e complicada. Desta forma, avaliou-se processos sujeitos à presença de oscilações, utilizando uma extensão do método de Karhunem-Loéve e periodogramas. Avaliou-se também, processos com emperramento de válvulas de controle através do método de Yamashita e falhas em sensores e sistemas submetidos à perturbações, utilizando a analise dos componentes principais (PCA) e as estatísticas T2 e Q, com o objetivo de detectar, isolar e diagnosticar a possível causa da degradação dos sistemas de controle analisados. / Doutor em Engenharia Química