混沌理论是非线性动力学的重要研究分支。混沌在非线性系统里普遍存在,它具有对初始值高度敏感性、长期不可预测性和轨迹遍历性等特点。相对于低维混沌系统,高维超混沌系统具有更复杂的混沌特性,人们对超混沌系统开展广泛的研究,并将高维超混沌系统应用到信息加密设计。基于高维超混沌系统的加密算法具有更大的密钥空间和优良的保密性。本文主要内容如下:构造了具有最大个数正李氏指数的高维超混沌系统。通过设计渐近稳定的标称线性系统和一致有界控制器,给出了多个控制位置可生成最大个数正李氏指数的高维超混沌系统。同时,将该超混沌系统生成的多个伪随机序列进行预处理,选取部分伪随机序列对图像进行多轮置乱加密,并利用其余的伪随机序列对图像像素进行扩散加密。通过数值仿真实验和安全分析,验证了多个伪随机序列组合的高维超混沌加密算法具有良好的保密性和安全性,并能抵御差分攻击、选择明文攻击和剪切攻击等。提出了多个控制器的组合控制方法,设计具有最大个数正李氏指数的高维超混沌系统。同时,基于该超混沌系统设计了一种具有置乱-顺序扩散-逆序扩散结构的信息加密算法,仿真实验验证了该算法的可行性和有效性。通过密钥敏感性、差分分析和NIST测试等安全性分析,基于高维超混沌系统的加密算法具有较好的安全性且具有足够大的密钥空间,能够抵抗选择明文攻击、差分攻击等。提出了具有非光滑控制器的高维动力系统的混沌化方法。根据混沌系统的反控制理论,对标称稳定的高维线性系统,使得受控系统能产生复杂混沌吸引子,并分析了该受控系统的平衡点稳定性。将新混沌系统产生的伪随机序列进行设计混沌保密通信,使得混沌伪随机序列能够通过NIST测试。同时,根据该混沌系统生成的伪随机序列,设计了结合分块行置乱、分块列置乱和“Z”字形的异或扩散的加密算法,并以图像信息为例验证了该方法的可行性和有效性。通过数值仿真实验和算法安全性能分析,进一步说明了该混沌加密算法具有足够大的密钥空间,能够抵抗常见攻击方法,增强了信息传递的安全性。