本发明公开了一种基于神经网络的驱动关节动态误差预测与补偿系统，包括组合微分器、扩张状态观测器、微分跟踪器及基于神经网络的动态误差预测模型；组合微分器输出参考输入信号的一至K阶导数；扩张状态观测器用于观测负载端受到的等效扰动力矩；微分跟踪器用于计算等效扰动力矩变化率，动态误差预测模型用于预测由等效扰动力矩产生的动态误差；其输入参考输入信号的一至K阶导数、等效扰动力矩、等效扰动力矩变化率，输出预测的动态误差至控制系统的输入端，与控制系统的参考输入信号叠加，对参考输入信号进行在线补偿。本发明无需建立准确的动态误差模型，可避免建模精度和辨识精度对动态误差补偿精度的影响，有效提高驱动关节位置跟踪精度。