基于轻量化主镜的主动控制技术是建造现代大口径光学成像望远镜的关键技术之一。在望远镜运行过程中,主动控制技术通过动态控制主镜面型,不但可以修正主镜本身由于重力、温度等引起的变形,而且可以用来校正光学系统其他部分和大气扰动引起的低频低阶像差,从而提高望远镜系统的成像质量。本文基于4m能动薄主镜,开展了大口径光学成像望远镜的主动控制技术研究,主要研究内容和创新点如下:首先基于4m能动薄主镜的支撑结构,包括轴向支撑排布、径向支撑排布以及基于硬点的定位系统,采用有限元方法分析了4m薄主镜在重力、温度载荷下的变形和4m薄主镜的主动校正能力,结果表明基于硬点的定位方式降低了主镜拟合低阶泽尼克像差的能力,并且破坏了其自由谐振模式的旋转对称性。其次分析了现有的主动校正力求解算法,包括最小二乘法、阻尼最小二乘法、本征模法等,并针对基于硬点定位的主动支撑系统,提出了一种约束最小二乘算法。该算法首次引入了局部力平滑约束,该约束的引入能够有效降低面型校正过程中的主镜内应力。基于4m薄主镜,对各算法拟合标准泽尼克像差的结果进行了仿真分析,并从校正力幅度、拟合残差、局部力平滑等方面对现有的算法进行了比较。接着在面型检测和面型拟合过程中提出了一种计算补偿平面的方法,该方法根据硬点处的检测变形和实际变形来计算补偿平面。经过补偿后,有效地避免了主镜和校正参考平面的相对移动,消除了在硬点处产生的高阶凹痕,提高了主镜的像差拟合能力。然后设计了一套基于Ether CAT总线的分布式主动支撑控制系统,该控制系统能够满足4m薄主镜多路支撑点的同步控制需求,并在干涉仪塔下完成了4m薄主镜的一系列面型校正实验,包括传递函数标定、标准泽尼克像差拟合、重力变形校正等,验证了本文的研究结果。最后完成了4m薄主镜的安装和外场实验,进一步地在4m望远镜上验证了4m薄主镜的主动校正能力,并获得了恒星校正的远场图像。在主动校正前后,成像光斑的80%光能量直径由4arcsec降至1.6arcsec。本文的研究成果成功应用于国内大口径望远镜上,验证了薄主镜主动控制技术的技术路线,为国内更大口径望远镜的研制奠定了良好的基础。