由于串级控制系统中的副回路具有快速作用，它能够有效地克服二次扰动的影响，因此可以说串级系统主要是用来克服进入副回路的二次扰动的。下面对图7-7所示的串级控制系统的方框图进行分析，可进一步揭示问题的本质。

图7-7　串级控制系统的方框图

在图7-7中，G c1（s）、G c2（s）是主、副控制器传递函数；G o1（s）、G o2（s）是主、副对象传递函数；G m1（s）、G m2（s）是主、副检测变送装置传递函数；G v（s）是调节传递函数；G d2（s）是二次扰动通道的传递函数。

在图7-7所示的串级控制系统中，当二次扰动D2经过扰动通道环节G d2（s）后，进入副回路，首先影响副变量y2，于是副控制器立即动作，力图削弱扰动对y2的影响。显然，扰动经过副回路的抑制后再进入主回路，对y1的影响将有较大的减弱。根据图7-7所示的串级控制系统的方框图，可以写出二次扰动D2至主变量y1的传递函数为

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对于如图7-8所示的简单控制系统，扰动D2至y1的传递函数为

图7-8　简单控制系统的方框图

比较式（7-1）和式（7-2）。先假定G c（s）＝G c1（s），且注意到简单控制系统中的G m（s）就是串级控制系统中的G m1（s），可以看到，式（7-1）中Y1（s）／D2（s）的分母中多了G c2（s）G v（s）G o2（s）G m2（s）。在主回路工作频率下，这项乘积的数值一般是比较大的，而且随着副控制器比例增益的增大而加大。另外，式（7-1）的分母中第三项比式（7-2）分母中第二项多了一G c2（s）。一般情况下，副控制器的比例增益是大于1的。因此可以说，串级控制系统的结构使二次扰动D2对主参数y这一通道的动态增益明显减小。当二次扰动出现时，很快就被副控制器所克服。与简单控制系统相比，被控变量受二次扰动的影响往往可以减小90%～99%，这要视主回路与副回路中容积分布情况而定。

另外，串级控制系统对于进入主回路的一次扰动D1的抗扰动能力也有一定提高。因为副回路的存在，减小了副对象的时间常数，对于主回路来讲，其控制通道缩短了，克服一次扰动比同等条件下的简单控制系统更及时了。