在一些控制要求高，对象时间常数大、干扰幅度大、干扰频繁的场合可以设计串级控制系统来调节品质，主回路使用单回路PID调节器，副回路使用外给定调节器。串级控制系统设计时应注意以下原则。

1、副回路应力求包括主要的干扰，即变化频繁、幅度较大的干扰，尽可能包括其他次要的干扰，这样能充分发挥副回路的作用，把影响主被控变量的干扰作用抑制到最低程度。

2、应使主、副对象的时间常数有合适的搭配，一般希望主对象的时间常数为副对象时间常数的3-4倍，这样可以避免主、副回路相互影响，产生“共振”现象，也便于调节器参数整定。

3、副回路的构成应考虑它在工艺上的合理性。

4、许多串级控制系统具有流量控制的副回路，当用差压法测量流量时，流量与差压间存在"Q=K×差压△P开方"的关系，对于这个闭合的流量控制副回路来说，它的输入是差压信号，输出是流量信号，负荷Q改变时，开环放大系数是变的，与负荷成反比。由于许多流量控制副回路在低负荷下运行，此时主调节器输出微小的变化就会造成流量大幅度的波动，是调节品种变坏。因而对负荷变化大，需要经常在小流量下工作，以及工艺上较难实现控制的场合，其流量副回路应加开方器为好；负荷较为稳定的串级控制系统，其流量副回路也可以不加开方器。

5、在串级控制系统中，主、副调节器的工作性质不一样，主调节器起定制控制的作用，而副调节器起随动控制的作用；主被控变量一般不允许有余差，而副被控变量往往允许在一定范围内波动。因而主调节器可选用比例积分调节器，副回路可以选用比例调节器。只是在流量控制作副回路，一般副调节器也选用比例积分调节器，这样副回路可以按照主回路的要求，对于物料流和能量流实施精确的控制，这将有利于物料平衡和能量平衡，也有利于副回路单独投运。