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title: "控制仿射 MDP (Control-Affine MDP)"
created: 2026-06-17
updated: 2026-06-17
type: concept
tags: [reinforcement-learning, control-theory, theory]
sources: [raw/papers/tiwari-ticks-to-flows-2026.md]
confidence: high
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# 控制仿射 MDP (Control-Affine MDP)

控制仿射 MDP 是 [[ticks-to-flows|Ticks-to-Flows]] 定义的**连续时间、连续状态-动作空间的 MDP**——其中动作对动力学的影响是**线性（仿射）**的，但环境和奖励可以是高度非线性的。

## 形式化定义

M = (S, A, ⟨g, h, σ⟩, r, s₀, β)，其中：

```
ds_t = (g(s_t) + h(s_t) a_t) dt + σ(s_t) dW_t
```

- `g: R^{ds} → R^{ds}`：自治动力学（不受控的 drift）
- `h: R^{ds} → R^{ds×da}`：**控制仿射项**（动作线性进入动力学）
- `σ: R^{ds} → R^{ds×ds}`：环境噪声（与动作无关）
- `r: R^{ds} → R`：光滑奖励函数
- β ∈ (0,1)：折扣因子

## "控制仿射"的含义

动力学中动作 `a_t` 以**线性**方式出现（通过 `h(s_t)a_t`），但 `g`, `h`, `σ`, `r` 都可以是**非线性光滑函数**。这种结构：

- 比一般非线性控制更容易分析
- 涵盖了绝大多数物理控制问题
- 使得探索动力学分析更易处理

## 假设条件

- **光滑性**：g, h, σ, r 无限可微
- **Lipschitz 连续性**：保证 SDE 解的存在唯一性
- **策略可允许性**：策略需光滑 + Lipschitz（保证封闭系统 SDE 的适定性）

## 与离散 MDP 的对比

| 维度 | 标准 MDP | 控制仿射 MDP |
|------|---------|-------------|
| 时间 | 离散 t=0,1,2... | 连续 t∈[0,T) |
| 转移 | P(s'|s,a) | SDE ds/dt |
| 奖励 | r(s,a) | r(s) (状态依赖) |
| 控制结构 | 任意 | 仿射 (g + h·a) |

## 参考

- [[continuous-time-rl|连续时间 RL]]
- [[stochastic-differential-equation|SDE]]
- [[linear-quadratic-regulator|LQR]]
- [[ticks-to-flows|Ticks to Flows]]
