在調節系統中應用兩個調節器申接，即主調節器和副調節器串接起來而組成串級調節。主調節器的輸出信號，作為副調節器的給定值，也就是副調節器的給定值由主調節器所決定。這樣副調節器的工作是隨動調節，而主調節器的工作是定值調節。
例如恒溫室的溫度調節，如采用圖1-3所示的單回路調節系統，則在干擾發生后，必須等被調參數(室溫)出現偏差后調節器才能調節。如果選擇室內溫度為主要被調參數(主參數)，送風溫度為輔助信號(即副參數)，設計一個串級調節系統，使反映在送風方面的擾動主要由副調節器指令電加熱器(執行器)來克服，反映在室內的擾動則由主調節器來克服。方框圖如圖1-26所示。
假如擾動來自送風方面(如加熱器前送風溫度變化，電壓波動等)，送風調節器(副調節器)立即發出校正信號，改變電加熱器的功率，及時克服上述擾動對室內溫度的影響。如果擾動量不大，經過副回路的及時調節，一般可以不影響恒溫室沮度;如果擾動量的幅度較大，繭然經過副回路的及時校正，但還將影響室內溫度的變化，此時，再由主回路進一步調節，從而完全克服上述擾動，使室內溫度回到設定值。如果擾動來自室內，使室內溫度偏離設定值，由主回路來校正。可以看出，當干擾進入副回路，由于副回路的快速調節作用，具有很強的克服力，因此這種干擾在影響到主參數稍有波動之前，即已被克服;當干擾進入主回路，由于副回路的存在，調節系統的等效對象時間常數有所減小，對象特性改善，因此對克服干擾的能力也有所提高。
串級調節系統與單回路反饋調節系統相比較，在系統結構上多了一個副回路，形成了兩個閉環，若將它等效為單回路系統，見圖1-27。
采用串級調節系統可以提高系統的調節質量，但同時也使系統結構復雜。一般用在對象滯后較大，慣性較大，干擾變化激烈而且幅度大，參數間相互關聯，調節質量要求高的場合。
