本发明提供了一种复合二次型多关节机械臂最优控制方法，包括如下步骤：(1)设计线性误差函数及基于RBF神经网络自适应逼近控制器，自适应逼近多关节机械臂控制系统中存在的不确定项，实现用线性误差函数对非线性控制系统的自适应控制，并输出控制器的控制律；(2)将待求最优控制律、控制误差与雅可比矩阵系数复合成一个待求矢量，设计并构造带约束条件的复合二次型最优控制方程及求解方法，通过设计饱和函数及一层神经网络训练求得状态方程及输出方程求得最优控制律，实现多关节机械臂的最优控制。以二关节机械臂为例，通过数值仿真验证本方法能有效提高非线性系统的控制精度、稳定性、鲁棒性及自适应性，从而实现多关节机械臂最优控制的目的。