本发明提供一种基于同频位移自适应滤波的自动平衡磁悬浮转子系统，包括同频位移自适应滤波器、前馈补偿器、控制器、功放、电磁铁、转子和位移传感器。同频位移自适应滤波器将转子位移信号精确分离为与转子转速同频的位移信号和非同频的位移信号，非同频位移信号输至控制器同时保证同频电流刚度力为零，而同频位移信号输至前馈补偿器以消除同频位移刚度力，两者结合从而消除了同频磁轴承力，实现了转子的自动平衡。本发明针对转子转速检测误差严重影响自动平衡精度的问题，采用同频位移自适应滤波器估计并跟踪转子转速，显著提高了同频位移信号的检测精度，从而大幅度提高了磁悬浮转子的自动平衡精度，且简便易行，特别适用于实际磁悬浮转子系统。