在调节系统中应用两个调节器申接，即主调节器和副调节器串接起来而组成串级调节。主调节器的输出信号，作为副调节器的给定值，也就是副调节器的给定值由主调节器所决定。这样副调节器的工作是随动调节，而主调节器的工作是定值调节。
例如恒温室的温度调节，如采用图1-3所示的单回路调节系统，则在干扰发生后，必须等被调参数(室温)出现偏差后调节器才能调节。如果选择室内温度为主要被调参数(主参数)，送风温度为辅助信号(即副参数)，设计一个串级调节系统，使反映在送风方面的扰动主要由副调节器指令电加热器(执行器)来克服，反映在室内的扰动则由主调节器来克服。方框图如图1-26所示。
假如扰动来自送风方面(如加热器前送风温度变化，电压波动等)，送风调节器(副调节器)立即发出校正信号，改变电加热器的功率，及时克服上述扰动对室内温度的影响。如果扰动量不大，经过副回路的及时调节，一般可以不影响恒温室沮度;如果扰动量的幅度较大，茧然经过副回路的及时校正，但还将影响室内温度的变化，此时，再由主回路进一步调节，从而完全克服上述扰动，使室内温度回到设定值。如果扰动来自室内，使室内温度偏离设定值，由主回路来校正。可以看出，当干扰进入副回路，由于副回路的快速调节作用，具有很强的克服力，因此这种干扰在影响到主参数稍有波动之前，即已被克服;当干扰进入主回路，由于副回路的存在，调节系统的等效对象时间常数有所减小，对象特性改善，因此对克服干扰的能力也有所提高。
串级调节系统与单回路反馈调节系统相比较，在系统结构上多了一个副回路，形成了两个闭环，若将它等效为单回路系统，见图1-27。
采用串级调节系统可以提高系统的调节质量，但同时也使系统结构复杂。一般用在对象滞后较大，惯性较大，干扰变化激烈而且幅度大，参数间相互关联，调节质量要求高的场合。
