光束在自由空间传输过程中会受到大气湍流的影响而产生波前畸变,这对光学系统的成像质量及性能产生了影响。自适应光学技术(AO)是解决这一问题的有效途径。相比传统AO技术,无波前传感AO系统不需要进行波前传感,通过获取目标函数,进行优化算法迭代,并控制校正器件进行相位补偿即可实现波前畸变的校正,具有结构简单,成本低等优点。然而,实际应用及实验中的AO系统用来获得目标函数的光电探测器,对光场相位进行调控的相位校正器件都有所不同。因此波前控制软件结构框架需要具有能扩展,易复用的特点。本文针对大气环境中不同应用背景下对无波前自适应光学系统中不同探测器、校正器的需求,开展了基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的可扩展波前控制软件的开发以及实验验证工作。首先,本文基于相位屏法数值仿真了静态及动态大气湍流,并设计了基于SPGD算法的无波前自适应闭环仿真程序。通过该程序仿真分析了优化参数选取范围,较为系统地给出了不同大气湍流强度、不同风速条件下该系统的校正效果,对比分析了不同湍流条件对算法收敛的影响。设计了一套基于SPGD算法的可扩展波前控制软件并给出了扩展方法。整个波前控制程序采用面向对象的思想设计,功能实现面向接口,具有低耦合,能复用,易扩展的特点,能够随时扩展其他探测器与校正器,为后续无波前自适应系统在不同应用与实验中输入输出设备接口的扩展提供了技术支持。采用该波前控制软件控制UVC相机采集光场,控制52单元变形镜对波前畸变进行校正,设计并搭建了无波前探测自适应光学闭环实验系统。通过较为完整系统的实验给出了该实验系统的参数选取范围并提出了可变参数的方法提高了系统收敛性能;采用液晶空间光调制器模拟了静态及动态湍流,在此基础上,针对不同湍流强度及风速对系统的校正效果和收敛性能影响进行了对比分析。最后,进一步将系统置于更接近实际大气环境的热风式大气湍流模拟装置以验证系统性能。实验结果表明使用该波前控制软件可以有效控制相位校正器与光电探测器,形成无波前自适应光学闭环系统,该系统具有有效校正波前畸变,提高接收光束质量的能力。即便在实验室模拟的强湍流及风速较大等条件下,系统仍具有稳定收敛的能力。本论文工作为后续该系统在多场合下的应用提供了理论依据及参考。