串級控制系統是一種複雜的控制系統，主要由兩個或多個控制器組成，這些控制器串聯工作。
在串級控制系統中，一個控制器的輸出被用作另一個控制器的設定值，這種配置使得系統能夠更好地控制主要的被控量。串級控制系統中通常包含一個外環控制器和一個內環控制器，外環控制器的輸出作為內環控制器的設定值，而內環控制器的輸出去操縱控制閥或其他執行機構。這樣的系統特別適用於需要快速回響和精確控制的場合。
串級控制系統的設計目的是為了提高系統的穩定性和控制質量，通過副迴路的快速回響來減少擾動對系統的影響，同時主迴路進行精細調節，確保系統的準確性和穩定性。