串级调节系统在其结构中形成两个闭环，一个闭环在里面，又称内环或副回路;另一个闭环在外面，又称外环、主环或主回路。主环和副环都有各自的调节对象、测量变送元件和调节器。主调节器有自己独立的设定值，它的输出作为副调节器的设定值，副调节器的输出信号送到调节执行机构去控制运行过程。采用串级调节，能够有效地克服进入副回路的二次干扰。
对于调节对象纯滞后较大(时间常数较大)、热湿干扰影响严重的空调系统，常采用串级调节方式。例如，采用蒸汽或热水加热器及表面式冷却器的空调室温调节系统，由于设备的热容量大，送风管路长，如果采用单回路反馈调节系统，则调节滞后大，超调量也大。但如果采用串级调节系统，将送风干扰纳入副环的送风温度调节范围内，而主环对象的干扰(空调房间内的温度、湿度)通过主调节器的作用来改变副调节器的给定值，使送风温度的给定值按室温的变化调整，从而减少室沮的波动，提高调节质量。
在图7-19 (a)所示的自动调节系统中，送风温度传感器TE₁和回风温度传感器TE₂分别检测空调系统中的送、回风温度，并将其送到温度调节器TC01，TC01以回风温度为主参数，送风温度为副参数，用回风温度重调送风温度给定值。TC01温度调节器根据送、回风温度按顺序控制热水调节阀TVR、新风阀wv₁和冷水调节阀TVL，见图7-19(b)。
电压给定器EG01的功能是设立新风阀的最小开度。EG01和TC01的信号同时送至信号选择器SS01，当EG01的给定电压高于TC01的输出电压时，新风阀由EG01控制在最小开度。
