一种基于递阶结构MPC的多自由度柔性关节机械臂系统的控制方法，假设连接在电机转子与连杆之间的弹簧弹性系数为柔性关节的刚度系数，即关节无减速装置，建立柔性关节机械臂的动力学模型；在逆运动学中加入轨迹规划构成笛卡尔控制器，将动力学部分与运动学部分相互联系，使得机械臂能够稳定运行笛卡尔控制器所设计的目标轨迹；在PD控制器的基础上，设计一种递阶结构的控制器，将上层预测控制器进行多变量控制，得到每一个关节运动PD控制器的设定值，再送入下层PD控制器进行实现；在整体结构下，基于递阶结构的控制器，实现多自由度柔性关节机械臂系统的控制，本发明实现了对被控对象施以实时滚动的最优控制，能很好地克服模型不精确带来的误差。