遗传算法特征选取中的几种适应度函数构造新方法及其应用.pdf

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1、2011年1月机械科学与技术January2011第30卷第1期MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineeringVol．30No．1遗传算法特征选取中的几种适应度函数构造新方法及其应用陈果，邓堰(南京航空航天大学民航学院，南京210016)陈果摘要:针对遗传算法特征选取技术，提出4种适应度函数构造方法，即，基于改进的距离判据、基于平均值方差比、基于Fisher判别准则以及基于最近邻分类法的适应度函数，并通过仿真实例对方法进行了验证。最后，将新方法应用于转子故障诊断，结果表明:笔者提出的遗传算法特征选

2、择的4种适应度函数的正确有效性。关键词:特征选取;遗传算法;适应度函数;转子;故障诊断中图分类号:O322;TH113.1文献标识码:A文章编号:1003-8728(2011)01-0124-05SeveralNewMethodsforFeaturesExtractionBasedonGeneticAlgorithmandTheirApplicationChenGuo，DengYan(CollegeofCivilAviation，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016)Abst

3、ract:Inthispaper，aimingatfeatureselectionbasedongeneticalgorithm，fourfitnessfunctionsareconstruc-ted，thatisthefunctionofimproveddistancecriterion，ofmean-varianceratio，ofFishercriterionandthemostnearneighborclassifyingfunction．Thesemethodsareverifiedbyasimulationexample．Finally，The

4、newmethodsareappliedtodiagnosetherotorfaults，andtheresultsshowthatthenewmethodsarecorrectandeffective．Keywords:featureselection;geneticalgorithm;fitnessfunction;rotor;faultdiagnosis［6］［7，8］在旋转机械故障诊断实践中，由于诊断对象的集理论法、遗传算法、基于特征相关性和冗余［9］复杂性，故障特征和故障类别的对应关系不甚明了，性分析的特征选择方法、基于动态规划方法的特人们提出了

5、大量的原始特征以进行故障识别。但受征选择法［10］等。其中，遗传算法因其简单通用，鲁分类器规模、训练过程的复杂性以及计算机容量等棒性强，适用于并行处理，已广泛应用于计算机科诸多因素的制约，往往不能取得良好的效果。因此，学、优化调度、运输问题、组合优化等领域，也被广泛如何有效地选择特征量以改善分类器设计，提高诊［7，8］。应用于特征选择，并取得了较好的结果［1］断精度已成为一个亟待解决的课题。但是，遗传算法的适应度函数对特征选取具有国内外大量专家学者对特征选择方法作了深入很大的影响，因此将模式识别原理应用于遗传算法地研究，出现了各种各样的方法:如，主成分分析

6、法的适应度函数构造，探讨遗传算法的特征选取效果，［1］［2，3］［4，5］(PCA)、神经网络法、无监督聚类法、粗糙对于完善遗传算法特征选取方法具有重要意义。收稿日期:2009－10－091遗传算法特征选取基本原理基金项目:国家自然科学基金项目(50705042)和航空科学基金项目遗传算法特征选择的基本原理是用遗传算法寻(2007ZB52022)资助找一个最优的二进制编码，码中的每一位对应一个作者简介:陈果(1972－)，教授，博士生导师，研究方向为航空发特征，若第i位为“1”，则表明对应特征被选取，该特动机状态监测与故障诊断、转子动力学、智能诊断与专家系

7、统、机器学习与知识获取、图像处理及模式识别等，cg-征将出现在分类器中，为“0”，则表明对应特征未被zyx@263．net选取，该特征将不出现在分类器中。其基本步骤为:第1期陈果等:遗传算法特征选取中的几种适应度函数构造新方法及其应用125NC(1)编码。采用二进制编码方法，二进制码的1量;M=∑Xi=∑P(ωi)Mi为样本集总的均值每一位的值，“0”表示特征未被选中;“1”表示特征Ni=1i=1被选中。向量;P(ωi)为第i类的先验概率。(2)初始群体的生成。随机产生N个初始串显然，如果同类样本之间的距离越小，而异类样构成初始种群，通常种群数确定为50～

8、100。本之间的距离越大，则分类效果越好。于是分别以类(3)适应度