受大气结构复杂和运动状态多变的影响,极易发生波前畸变、光强起伏等湍流效应,使得观测天文目标获得的成像质量大大降低。常规的自适应光学(AO-Adaptive Optics)技术一直是校正大气湍流扰动的有效手段。然而,常规AO技术受天文目标低仰角、近地面的观测限制,使得波前探测具有较大的误差。与常规的AO技术相比,一方面无波前探测AO技术省去了波前传感器,使得系统的结构更加简单,降低了系统的成本,同时避免了受闪烁效应等畸变条件的限制,在大气湍流恶劣的状况下仍可以工作;另一方面,在常用的基于模型的控制算法中,本文研究的控制算法是基于成像掩模探测器信号(MDS-Masked Detector Signal)与波前相位的平均梯度平方和(MSG-Mean Square Gradient)间的线性关系建立系统模型,不依赖具体的基函数模型,也不需要事先清除系统像差,具有收敛速度快、校正效果好的优势,在实时波前校正中具有较大的应用潜力。本文以点目标为校正对象,开展了基于37单元AO系统的线性关系控制算法实验研究与分析。首先,使用37单元压电变形反射镜、CCD相机、夏克哈特曼传感器等主要元件建立AO系统实验平台,其中变形镜用来产生波前畸变信息、CCD探测远场光强分布、哈特曼获取波前信息。通过实验辅以数值分析的方法,实验结果验证了MDS和MSG之间的线性关系,且线性值为0.018非常接近理论值1/(4π~2)。其次,搭建AO系统的软件平台,分析了基于线性关系控制算法的校正能力,结果表明控制算法能够快速地收敛,并有效地校正波前畸变像差。与随机并行梯度下降(SPGD-stochastic parallel gradient descent)算法对比,具有收敛相对较快的优势。