鉴于全球能源的紧张局势,响应国家“双碳战略”的号召,本文对新型可再生能源的相关技术展开研究。永磁同步发电机（PMSG）的风能系统由于其更高的可靠性和功率密度,越来越受到科研工作者的重视。因此,本文选取永磁直驱风电系统作为研究对象,对其在各种风速下的最大风能捕获控制进行研究,以提高风力发电系统的效率。（1）考虑到风速的不确定性影响,采用传统控制方法的PMSG动态性能较差。因此,本文根据传统的PMSG原系统来求得逆系统,将两个系统（逆系统和PMSG原系统）级联得到解耦的伪线性系统。提出了基于逆系统的最大风能捕获方法,以提高PMSG的控制精度和跟踪速度。仿真与实验证明所提出的基于逆系统的最大风能捕获方法的有效性。（2）基于逆系统的最大风能捕获方法需要对PMSG的转子角度、速度以及机械转矩进行观测,而采用机械式传感器会增加小型风力发电系统的重量、体积以及设计成本,本文为所提方法设计了改进型滑模观测器替代机械式传感器。仿真结果表明,改进后的滑模观测器能够较大程度消除自身抖动,并在全速域范围内替代机械式传感器准确观测PMSG的转子角度、速度以及机械转矩。（3）基于逆系统的最大风能捕获方法依赖于电机参数的准确性,在实际工况中不可避免地会出现误差。本文利用支持向量回归机（SVR）的非线性逼近能力来构建鲁棒的逆系统模型,提出了一种SVR逆系统方法,该方法可以有效解决电机参数不精确问题。通过仿真和实验验证了所提出的SVR逆系统方法,可以实现高性能的最大风能捕获。