伺服电机和步进电机都是常见的用于精确位置、速度和转矩控制的电动机，但它们在工作原理、性能特点和适用场景上有显著区别。以下是主要区别的总结：

1. 工作原理与控制方式：

   • 步进电机： 开环控制。它将输入的脉冲信号直接转换成相应的角位移（或线位移）。每接收到一个脉冲，电机就转动一个固定的角度（称为步距角，如 1.8°）。控制器通过计数发送了多少个脉冲来假定电机转到了对应位置，不需要位置反馈。关键：控制依赖于脉冲计数，自身无法感知实际位置。
   • 伺服电机： 闭环控制。它包含电机本体（通常是永磁同步电机）和一个高精度的位置/速度反馈装置（如编码器或旋转变压器）。控制器发出目标位置或速度指令。反馈装置实时监测电机轴的实际位置/速度，控制器将目标值与实际值进行比较，计算出误差信号，然后通过驱动器不断调整电机的转矩、方向和速度（通常是调整电流），直到消除误差，达到精确跟随目标的目的。关键：依赖实时反馈进行精确调节。

2. 扭矩特性：

   • 步进电机： 其输出扭矩随转速升高而急剧下降（尤其是在中高速时）。在接近零速的低转速区域，能保持相对较高的扭矩（但通常低于同等尺寸的伺服电机在零速时的扭矩）。
   • 伺服电机： 可以在整个速度范围内（通常是额定转速以下）提供恒定的额定扭矩。在过载情况下，短时间能提供更高的峰值扭矩（通常是额定扭矩的 2-3 倍甚至更高），加速性能好。低速尤其是零速时能保持很大的保持转矩（锁住位置的能力强）。

3. 速度和加速度：

   • 步进电机： 最高工作速度通常较低（受制于扭矩下降和共振问题）。启动和停止响应时间较慢，加速度受限。
   • 伺服电机： 最高工作速度远高于同等功率的步进电机（例如，3000 RPM 或更高）。启动、停止、变速响应极快，加速度非常高。

4. 精度和重复定位精度：

   • 步进电机： 理论单步精度由其步距角决定（如 1.8°电机的单步是 0.018°）。通常开环时的实际精度和重复定位精度低于伺服电机，因为存在步距角累积误差、低频振荡（共振）、失步（负载转矩突变或超速可能导致脉冲丢失或额外移动）和一定的机械间隙。使用高分辨率细分驱动器（微步驱动）可以提高平滑度和分辨率，但不能完全消除定位不准确或丢失脉冲的风险。
   • 伺服电机： 得益于闭环反馈系统的实时补偿，精度和重复定位精度非常高（可以达到角秒级）。不会累积误差，能有效克服负载变化对位置的影响（只要在额定能力范围内）。

5. 动态响应：

   • 步进电机： 响应较慢。在启动、停止或突然变速时容易产生振荡（过冲、振铃），需要时间来稳定。尤其是在某些特定频率下，存在固有的机械共振区，可能导致运行不平稳甚至失步。
   • 伺服电机： 动态响应极快且平稳。能够精确跟随快速变化的指令，加减速过程平滑，没有步进电机那样的低频共振问题（伺服驱动器内部算法会抑制振动）。

6. 过载能力：

   • 步进电机： 过载能力差。一旦驱动电流（即扭矩）不足以克服负载阻力或惯性，就会发生“失步”现象，位置失控。无额外过载扭矩能力。
   • 伺服电机： 过载能力强。瞬时（毫秒级）可以提供很大的峰值转矩来应对冲击负载或快速加速，只要在驱动器设定的保护参数内，不会导致位置失控。闭环系统在负载增加时会自动增加电流来维持位置或速度。

7. 发热和效率：

   • 步进电机： 工作在开环状态时，为了保持位置或低速运行，即使在静止状态也需要给绕组通以较大的额定电流来维持扭矩，导致发热量通常更大（尤其是在低速和锁轴时），效率较低。
   • 伺服电机： 驱动器通过电流环进行矢量控制，只在需要时精确地提供所需的扭矩电流，因此电机本体发热通常更小。特别是在电机保持静止但负载不变的位置时（伺服锁定），只需要提供刚好抵消负载的电流，效率更高，发热更少。驱动器本身会发热，但电机本体温升通常优于步进。

8. 噪音和振动：

   • 步进电机： 低频运行时（尤其是使用整步驱动时）噪音和振动相对较大。微步驱动可以显著改善平滑度并降低噪音，但理论上仍存在轻微的步进感。
   • 伺服电机： 通常在合理调试后运行更平稳、安静，尤其是在中高速段。高频电流纹波和机械结构也可能产生可闻噪音，但整体效果优于步进。

9. 成本和复杂度：

   • 步进电机（及其驱动器）： 系统结构相对简单，成本较低。无需反馈装置，驱动器也通常简单一些。
   • 伺服电机（及其驱动器）： 系统复杂，成本较高。需要内置反馈装置、复杂的伺服驱动器和高性能控制器（用于执行位置环、速度环、电流环PID控制）。调试和参数整定也更复杂。

总结选型指南：

• 优先考虑步进电机的场景： 低成本是关键；开环控制的简单性是可接受的；速度和加速度要求不高；中低速运行；低功率（几百瓦以下）；负载稳定、轻载、没有突发负载变化；不需要高动态响应和高加速能力；对精度要求相对不是极端严苛（且可接受偶尔失步的风险）；对噪音要求不高。
• 优先考虑伺服电机的场景： 需要高精度和高重复定位精度；需要高速运行（> 1000 RPM）；需要高加速度和极快的动态响应；需要过载能力和峰值转矩；需要在整个速度范围内保持恒定的大扭矩；需要极低的低速平稳性和无爬行；要求安静平稳运行；能承受更高的成本和系统复杂性；闭环控制的可靠性至关重要（不能接受失步）；位置、速度、转矩需要精确闭环控制的应用。

简而言之：

• 步进电机： 开环控制，成本低，结构简单，中低速性能尚可，怕“丢步”，高速、高动态、高精度能力有限，发热大。
• 伺服电机： 闭环控制，精度高，速度快，动态响应好，扭矩能力好，效率高发热低，不怕“丢步”，但成本高，系统复杂。

在选择时，务必根据具体的应用需求（速度、负载、精度、响应时间、成本预算、可靠性要求等）进行权衡。对于要求高精度、高响应、高动态性能的应用，伺服是更强大可靠的选择。