自适应光学技术能够实时探测和校正光束动态波前像差,提高系统光学质量。但若想要提高系统的校正精度,则必须增大自适应光学系统的规模,对应波前探测器的子孔径数和变形镜的驱动器数也就越多。这将直接导致波前控制器的运算量增大,从而运算延时增大,使得控制带宽无法满足系统的实时性要求。因此通过减小波前控制的运算延时,提高控制带宽成为自适应光学系统的一个重要研究方向。本文首先以大规模的自适应光学系统为研究对象,以减小波前控制的运算延时,提高控制带宽为目的,对波前控制算法进行了理论研究。充分利用斜率响应矩阵的稀疏性,采用迭代的方式获得控制电压。通过对多个迭代算法的运算量和收敛性分析,确定共轭梯度算法最适合自适应光学系统。并模拟仿真共轭梯度法计算控制电压。之后在从运算量、所需存储空间两个方面,对比分析直接斜率算法和共轭梯度算法的优劣。其次,本文基于37单元的有波前自适应光学实验装置对控制算法进行验证。选取FPGA作为芯片架构,设计了波前控制器。便于系统维护和升级,波前控制器采用模块化设计。包括斜率运算模块、波前迭代控制运算模块和采样保持器设计。根据对运算量和实时性的分析,波前控制器采用双流水线与并行处理相结合的运算结构。设计过程中结合RTL设计图与时序仿真分析各个模块是否符合设计要求。最后,通过实验验证了迭代控制算法的有效性。实验结果表明,针对37单元的自适应光学系统,达到了系统的要求指标,满足了系统的实时性要求。