虽然串级控制系统是由两个控制器串联工作的，但只有副控制器的输出去操纵调节阀，那么2个控制器能否协调一致地工作？会不会发生矛盾？下面以隔焰式隧道窑温度串级控制系统为例来加以说明。考虑到生产的安全，调节阀选择气开工作方式，两个控制器都选择反作用方式。

1.只存在二次扰动

假定系统只受到来自燃料压力波动的扰动，由于其进入副回路，所以属于二次干扰D2。例如，整个系统处于稳定状态下，突然燃料压力升高，这时尽管调节阀开度没变，可燃料的流量增大了，首先将引起燃烧室温度升高，经副温度检测变送装置后，副控制器接受的测量值增大。由于燃料流量的变化，并不能立即引起烧成带温度θ1的变化，所以此时主控制器的输出暂时还没有变化，副控制器处于定值控制状态。根据副控制器的“反”作用，其输出将减小，气开式的调节阀门将被关小，燃料流量将被调节回稳定状态时的大小。如果这个扰动幅度并不大，经副回路的调节，很快得到克服，不至于引起主变量（烧成带温度θ1）的改变；如果这个扰动作用比较强，尽管副回路的控制作用已大大削弱了它对主变量的影响，但随着时间的推移，主变量仍然会偏离稳态值而升高。经主温度检测变送装置后，主控制器接收的测量信号增大。由于主控制器是定值控制，而且是反作用，所以其输出将减小，这就意味着副控制器的设定值减小，即副控制器的输出在原来的基础上变得更小，从而调节阀开度也将再减小一点，以克服扰动对主变量的影响。

2.只存在一次扰动

假定串级控制系统只受到来自窑车速度的扰动，如窑车的速度加快，必然导致窑道中烧成带温度θ1的降低。对于定值控制的主控制器来说，由于测量值减小，根据反作用，其输出必然增大，也就是说副控制器的设定值增大了。因为窑车的速度属于一次扰动，它对副变量（燃烧室温度θ2）没有影响，所以这时副控制器的测量值暂时还没有改变。对于副控制器来说，设定值增大而测量值没变，可以等效为其设定值不变而测量值减小。根据副控制器的反作用，其输出将增大，气开式的调节阀开度增大，从而加大燃料的流量，使燃烧室温度升高，进而使窑道烧成带温度回升至设定值。

在整个控制过程中，燃烧室的温度θ2也发生了变化，然而副控制器并没有对它加以调节，原因就在于串级控制系统中，主控制器起着主导作用，体现在它的输出作为副控制器的设定值；副控制器则处于从属地位，它首先接受主控制器的命令，然后才进行控制操作。在这种情况下，燃烧室温度的改变是作为对烧成带温度的控制手段来利用的，而不是作为扰动加以克服的。

3.一次扰动和二次扰动同时存在

2种扰动同时存在又可分为以下2种不同情况。(www.daowen.com)

（1）一次扰动和二次扰动引起主变量和副变量同方向变化，即同时增大或同时减小。

假定一次扰动为窑车的前进速度减小，将引起主变量（烧成带温度θ1）升高；二次扰动为燃料压力增大，导致副变量（燃烧室温度θ2）也升高。对于主控制器来说，由于测量值升高，根据反作用，它的输出将在稳态时的基础上减小，即副控制的设定值将减小；对于副控制器来说，由于测量值增大，其输出的变化应该根据反作用及设定值和测量值的变化方向共同决定。不妨将设定值的变化等效为设定值不变而测量值变化的情况，设定值减小可以等效为设定值不变而测量值增大。根据副控制器的反作用，上述2种扰动都将使其输出减小，都要求调节阀开度减小。调节阀的调节作用是主、副控制器控制作用的叠加，减小燃料的流量不仅是为了克服二次扰动把燃烧室的温度调回到稳态值，而且使燃烧室的温度比稳态值更低一些，用于克服一次扰动对主变量的影响。

（2）一次扰动和二次扰动引起主、副变量反方向变化，即一个增大而另一个减小。

假定一次扰动为窑车前进速度增大，引起主变量（烧成带温度θ1）下降；二次扰动为燃料压力增大，导致副变量（燃烧室温度θ2）升高。对主控制器来说，由于测量值减小，根据反作用，它的输出将增大，也将使副控制器的设定值增大；对副控制器来说，由于测量值增大，设定值也增大，如果它们同步增大，幅度相同，即副控制器的输入信号偏差没有改变，控制器的输出当然也就不变，调节阀开度不变。实际上就是用二次扰动补偿了一次扰动，阀门无须调节。

如果2个扰动引起副控制器的设定值和测量值的同向变化不相同，也就是说二次扰动还不足以补偿一次扰动时，副控制器再根据偏差的性质作小范围调节即可将主变量稳定在设定值上。

从串级控制系统的工作过程可以看出，2个控制器串联工作，以主控制器为主导，以主变量稳定为目的，2个控制器协调一致，互相配合，尤其是对二次扰动，副控制器首先进行“粗调”，主控制器再进一步“细调”，因此控制品质必然高于简单控制系统。