分数阶混沌系统作为非线性系统的一种特有运动形式，在实际生活中有着广泛的应用，特别是由于其表现出的内随机及对初值敏感等特性，非常适合应用在保密通信领域中。分数阶混沌系统作为整数阶混沌系统的推广，不仅继承了整数阶混沌系统的特性，而且又具有历史记忆性等特性，其动力学特性相较整数阶混沌系统来说更为复杂，在实际中有着更广阔的应用前景。本文主要针对分数阶混沌系统的控制和同步问题进行了研究，并考虑了其在保密通信等领域中的应用。首先，针对分数阶混沌系统的控制问题，本文提出了两种不同的混沌控制方案。第一种是针对一种新的分数阶三维自治混沌提出的控制方法，且根据该方法中控制变量的不同取值，被控系统将分别收敛到相应的极限环或者平衡点。第二种是针对分数阶chen系统提出的反馈闭环控制法，基于该方法设计的控制器仅具有两个可调参数，即系统阶次和时间尺度因子。本文详细分析了两个参数的物理意义及其在控制中的作用，以达到一个理想的控制效果。其次，研究了分数阶混沌系统的同步控制问题。本文分别提出了基于牵制控制的同步控制方法和基于滑模控制的投影同步控制方法。在对基于牵制控制的同步控制方法的研究中，文中首先给出了牵制控制的定义并分析了牵制控制的原理，接着应用新的分数阶统一混沌系统对此种方法进行了数值仿真，并证明了此种同步控制方法的有效性。在对基于滑模控制的投影同步控制的研究中，文中首先对滑模控制的原理及滑模面的设计方法给出了详细的研究，接着分析了该同步控制方法的稳定性，最后进行了相应的数值仿真。最后，针对分数阶混沌系统的应用，本文分别提出了两种保密通信方案：基于混沌掩盖的保密通信方案和基于观测器的保密通信方案。首先，本文用正弦函数作为有用信号对基于混沌掩盖的保密通信方案进行了数值仿真并分析总结了该种保密通信方案的优点。接着，本文设计了基于观测器的混沌保密通信方案中的观测器，并对未知参数以指数速度加以辨识进而恢复出发送端的有用信号，相应的数值仿真结果证明了该种保密通信技术的有效性。除了在保密通信领域中的应用外，文中也简单分析了分数阶混沌系统在其他领域中的应用。