Esta tese estende métodos de decomposição para problemas estáticos e controle de sistemas dinâmicos. um método de penalidade l é proposto para otimização de propósito geral em que não se tem acesso à derivada da função objetivo ou das restri- ções. o método é baseado em região de confança, em que o objetivo e as restrições são aproximados por polinômios quadráticos. os passos são calculados no espaço ortogo- nal às restrições ativas. o método teve desempenho rápido em experimentos numéricos. frequentementemétodosdedecomposiçãoempregamumesquemadeotimizaçãomulti- nível. umnovoalgoritmoépropostoparatratarespecifcamenteosproblemasdosníveis superiores. o algoritmo constrói modelos de segunda ordem para guiar melhor a busca pelo ótimo. regressão é usada para fltrar o ruído causado da solução inexata dos pro- blemasnosníveisinferiores,comoocorrecomoempregodemétodosdeotimizaçãosem derivada. algumas formulações para aplicação de métodos de decomposição a controle preditivo baseado em modelo são propostas.