冲击式超声波钻因其结构简单、所需钻压力小和无需润滑等优点,在小行星探测科研任务特别是小行星表面锚固方面得到了应用。冲击式超声波钻的稳定高效钻进有赖于专门设计的驱动电源。本文利用理论推导、实验测定、有限元分析、电路仿真、电路实验和试验研究等技术手段研制了一种冲击式超声波钻专用的驱动电源。对冲击式超声波钻压电换能器的等效电路进行研究。研究了冲击式超声波钻的工作原理并对压电换能器的一阶纵振进行了仿真分析;建立了压电换能器等效电路模型并基于等效电路模型和实际测量研究了压电换能器的阻抗特性,进而分析了对压电换能器进行变压器阻抗匹配和串联电感调谐匹配的必要性和基本原理。基于冲击式超声波钻的驱动原理和特性匹配,设计了冲击式超声波钻驱动电源电路。按照前述冲击式超声波钻的驱动原理和特点,分别设计了微控制器电路、信号发生电路、单相半桥逆变电路、匹配电路、采样检测电路、功率调节电路和电源电路共七部分电路单元。设计了冲击式超声波钻驱动电源的印制电路板。针对所研制的冲击式超声波钻驱动电源对冲击式超声波钻的驱动特性进行了试验研究。详细介绍了采用的试验装置和条件。提出了冲击式超声波钻的控制流程,并针对其中较为核心的串联谐振频率扫描、串联谐振频率自动跟踪和功率调节三部分控制程序块作了具体的研究。试验研究了所研制的冲击式超声波钻驱动电源对采用不同钻具组件参数的冲击式超声波钻的驱动特性。研究了应用所研制的冲击式超声波钻驱动电源,在不同模拟星岩表面钻进时,冲击式超声波钻的钻进特性。