串级控制系统与简单控制系统相比，只是在结构上增加了一个副回路，但是实践证明，对于相同的干扰，串级控制系统的控制质量是简单控制系统所无法比拟的。本节将从理论上对串级控制系统的特点加以分析。   

6.2.1 增强系统的抗干扰能力

  串级控制系统的副环具有快速作用，它能够有效地克服二次扰动的影响。可以说串级系统主是用来克服进入副回路的二次干扰的。

   现在对图6-7所示方框图进行分析，可进一步揭示问题的本质。

  当二次干扰经过干扰通道环节Gd2(s)后，进入副环，首先影响副参数y2，于是副调节器立即动作，力图消弱干扰对y2的影响。显然，干扰经过副环的抑止后再进入主环，对y1的影响将有较大的减弱。

为了与一个简单回路控制系统相比较，由图6-8可以很容易地得到单回路控制下D 2至y1的传递函数为

6.2.2 改善对象的动态特性

   分析比较图6-7和图6-8，可以发现串级系统中的副环似乎代替了单回路中的一部分对象，亦即可以把整个副回路看成是一个等效对象。等效对象的时间常数缩小了(                             )倍，而且随着副调节器比例增益的增大而减小。通常情况下，副对象是单容或双容对象，因此副调节器的比例增益可以取得很大，这样，等效时间常数就可以减到很小的数值，从而加快了副环的响应速度，提高了系统的工作频率。         由于副环起了改善对象动态特性的作用，因此可以加大主调节器的增益，提高系统的工作频率。

6.2.3 对负荷变化有一定的自适应能力

   众所周知，生产过程往往包含一些非线性因素。随着操作条件和负荷的变化，对象的静态增益也将发生变化。因此，在一定负荷下，即在确定的工作点情况下，按一定控制质量指标整定的控制器参数只适应于工作点附近的一个小范围。如果负荷变化过大，超出这个范围，那么控制质量就会下降。在单回路控制中若不采取其它措施是难以解决的。但在串级系统中情况就不同了，负荷变化引起副回路内个各环节参数的变化，可以较少影响或不影响系统的控制质量。

  一方面可以用式（6-3）所表示的等效副对象的来表示，即等效对象的传递函数为

   由式（6-13）可知，串级系统中的等效对象仅与测量变送装置有关。如果副对象或调节阀的特性随负荷变化时，对等效对象的影响不大。只要测量变送环节进行了线性化处理，副对象和调节阀的非线性特性对整个系统的控制品质影响是很小的。因而在不改变控制器整定参数的情况下，系统的副回路能自动地克服非线性因素的影响，保持或接近原有的控制质量。

    另一方面，由于副回路通常是一个流量随动系统，当系统操作条件或负荷改变时，主控制器将改变其输出值，副回路能快速跟踪及时而又精确地控制流量，从而保证系统的控制品质。从上述两个方面看，串级控制系统对负荷的变化有一定自适应能力。

   综上所述，可以将串级控制系统具有较好的控制性能的原因归纳为：      (1)对二次干扰有很强的克服能力；      (2)改善了对象的动态特性，提高了系统的工作频率，      (3)对负荷或操作条件的变化有一定自适应能力。